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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA – UESB

PRO-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE

ALIMENTOS

CARACTERIZAÇÃO DE ADITIVOS PARA SECAGEM DE ARAÇA-BOI (Eugenia stipitata Mc Vaugh) EM LEITO DE

ESPUMA

ELIZA CALDAS SOARES

ITAPETINGA-BAHIA - BRASIL MARÇO - 2009

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ELIZA CALDAS SOARES

CARACTERIZAÇÃO DE ADITIVOS PARA SECAGEM DE ARAÇA-BOI (Eugenia stipitata Mc Vaugh)EM LEITO DE ESPUMA

Dissertação apresentada à Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia-UESB, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Área de Concentração em Engenharia de Processos de Alimentos, para obtenção do título de “Mestre”. Orientador: Prof. D.Sc. Modesto Antonio Chaves

Co-Orientadora: Profa. D.Sc. Ronielli Cardoso Reis

ITAPETINGA – BAHIA - BRASIL MARÇO- 2009

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Aos meus pais Geraldo e Dilce pelo apoio incondicional, incentivos e amor em todos os momentos da minha vida.

Com todo amor...

DEDICO

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AGRADECIMENTOS

A Deus, que através de sua misericórdia permitiu a concretização de mais uma etapa de minha vida;

A UESB pela oportunidade da realização do mestrado e pelo apoio financeiro para minha total dedicação;

Ao Professor D.Sc. Modesto Antônio Chaves, pela orientação, incentivo e valiosos ensinamentos e pela amizade;

A Professora D.Sc. Ronielli Cardoso Reis, por toda a dedicação na co-orientação; A todos os professores do mestrado que durante o curso passaram conhecimentos

valiosos para toda vida; Aos funcionários e amigos Leo e Barbara pela ajuda e paciência durante todo o curso,

sempre nos ajudando da melhor forma possível, principalmente pela dedicação e ajuda de Leo no desenvolvimento do experimento;

Ao Professor Célio Kersul pela disponibilização das frutas e pela sua amizade; A Ellen pela grande amizade que fizemos e pelo companheirismo; Aos colegas de mestrado, em especial Alexandra, Normane, Gutto, Calila, Ivan, Rosali,

Jaime e Ítalo pela convivência, amizade e pelos momentos de descontração; A Arianne, Rilvaynia, Isadora, Betânia, Iara e Alessandra pela ajuda dedicada durante o

experimento; As companheiras de casa, Gil, Milena, Dani e Marcele pela amizade, cumplicidade,

paciência e pelos vários dias de risos; As amigas Tatiana e Carina pela força, atenção e carinho dedicados a minha durante o

curso; A Indira, Anne e Flora, que independente dos destinos sempre estivemos juntas nos

momentos especiais de nossas vidas. Aos meus pais (Geraldo e Dilce), irmãos (Dudu, Pedro, Manoel e Sara) e toda minha

família pelo apoio, confiança e carinho dedicados a mim durante toda minha vida; A Saulo pelo companheirismo, carinho e paciência nos momentos mais difíceis; E a todos que de alguma forma me ajudaram e estiveram comigo durante a realização

deste trabalho.

Meus sinceros agradecimentos!!!!

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"O conhecimento exige uma presença curiosa do sujeito em face do mundo. Requer uma

ação transformadora sobre a realidade. Demanda uma busca constante. Implica em

invenção e em reinvenção".

Paulo Freire

O Senhor é meu Pastor e nada me faltará.

Salmo 23

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RESUMO

SOARES, E. C. Caracterização de aditivos para secagem de araça-boi (Eugenia stipitata Mc Vaugh) em leito de espuma. Itapetinga – BA: UESB, 2009. (Dissertação – Mestrado em Engenharia de Processos de Alimentos) (1). O araçá-boi é uma fruta pouco conhecida fora da região amazônica. Possui um sabor acido bastante acentuado, limitando o seu consumo in natura. Entretanto sua polpa apresenta grande potencial na agroindústria para a fabricação de suco concentrado, néctares, sorvetes, doces e geléias. Muitas frutas tropicais são altamente perecíveis, deteriorando-se em poucos dias, dificultando assim sua comercialização e aumentando as perdas. O método de secagem tem como vantagens, remover água de um alimento, reduzindo assim, a deterioração microbiológica e as taxas de reações de degradação, e prolongar a safra dos alimentos sazonais, impedindo a perda do valor comercial. A secagem em leito de espuma é um método novo, relativamente simples, rápido e barato, sendo realizado através de adição de agentes espumantes na polpa, formando uma espuma estável, que após a secagem obtém-se um produto em pó. A caracterização de aditivos para formação de espuma se faz necessário para ter uma melhor estabilidade da espuma que será utilizada para secagem, onde este é um método apropriado para suco de frutas, produtos sensíveis ao calor e alimentos viscosos. Para a produção das espumas de polpa de araçá-boi foram testados quatro diferentes aditivos (Emustab®, Superliga®, albumina e maltodextrina) em diferentes concentrações (5, 10, 15 e 20% em massa). Para a caracterização das espumas foram realizadas análises de densidade, pH, acidez titulável, teor de sólidos solúveis, estabilidade, atividade de água, umidade, cor e vitamina C e açucares totais e redutores. Após a caracterização foi selecionado o melhor aditivo e submetido ao processo de secagem temperatura de 70ºC e velocidade do ar de 4,2 m/s. Durante a secagem, num intervalo de 15 minutos, foram realizadas análises de atividade de água, teor de sólidos solúveis assim como a pesagem das bandejas para a construção da curva de secagem ate peso constante. O aditivo selecionado foi a albumina que apesar de não ter apresentado a menor redução da densidade da espuma foi o que em ensaios preliminares apresentou a formação de pó. Foram testados vários modelos para a cinética de secagem e destes o modelo Dois Termos foi o que melhor se ajustou aos dados, tendo sido a seleção dos modelos feita pelo coeficiente de determinação R2, a estatística χ2, a raiz quadrada do erro médio quadratico (RMSE) e o erro médio (MBE). O tempo de secagem das espumas foi inferior ao tempo de secagem da polpa integral, ou seja, quando as espumas de albumina atingiram a umidade de equilíbrio após 4 horas de secagem (7,3; 7,4; 4,83 6,98% para 5, 10, 15 e 20% ) a polpa integral atingiu o teor de umidade e 26,8%, sendo esse valor obtido pelas espumas após 2 horas de secagem. Os valores de atividade de água reduziram com o aumento do tempo de secagem atingindo ao final, valores na faixa de 0,2-0,3, também foram ajustados alguns modelos para a atividade de água, porem nenhum dos modelos ajustou-se satisfatoriamente utilizando-se assim o software LAB fit – Ajuste de Curvas, VRS 7.2.19 para se buscar um modelo de 3 parâmetros, chegando ao melhor ajuste o modelo logístico+constante. Os valores dos teores dos sólidos solúveis também aumentaram com o aumento do tempo da secagem. Para obter uma relação entre o tempo de secagem e os sólidos solúveis totais, expressos em ºBrix ajustou-se o modelo Sigmoidal de Boltzmann e para relação entre a razão de umidade e o teor de sólidos solúveis ajustou-se o modelo Lorentziano. Conclui-se que: a albumina, mesmo na menor concentração usada (5%) funciona como bom agente espumante para o processo de secagem em leito de espuma, fornecendo um pó de araçá-boi com as características físico-químicas mais concentradas que a da polpa in natura. Também conclui-se que o processo de secagem foi eficiente, para todas concentrações, atingindo uma media de 7% de umidade final no produto em pó e com atividade de água na faixa de 0,2-0,3, apresentando um alimento microbiologicamente estável. Palavras-chave: agentes espumantes; analises físico-químicas; cinética de secagem; pó da polpa de araçá-boi.

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________________________________________ 1 Orientador: Modesto Antonio Chaves, D.Sc., UESB e Co-orientadora: Ronielli Cardoso Reis, D.Sc.

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ABSTRACT The araça-boi fruit is little known outside the Amazon. It has a very strong acid taste, limiting their consumption in natura. However their pulp has great potential in the agroindustry for the manufacture of juice concentrates, ice cream, jams and jellies. Foam-mat drying is a new method, relatively simple, fast and cheap, being made through the addition of foaming agents in the pulp, forming a stable foam, which after drying will furnish a product powder. The characterization of additives for formation of foam is necessary in order to have a better stability of the foam which will be used for drying. This method is appropriate for fruit juice, products sensitive to heat and viscous foods. Four different additives were tested for the production of foams from araça-boi pulp (Emustab ®, Superliga ®, albumin and maltodextrin) in 4 different concentrations (5, 10 15 and 20% by mass). Foam characterization was made analyzing it´s density, pH, acidity, soluble solids content, stability, water activity, color, content of vitamin C and total and reducing sugars. After the characterization, the best additive was selected and submitted to the process of drying at the temperature of 70°C and air velocity of 4.2m/s. During drying, in a 15 minutes interval, pulp was analyzed for water activity, soluble solids content as well as the trays were weighted for the construction of the drying curve, until constant weight. The additive selected was albumin which although not showing the slightest reduction in the density of the foam was the only one that showed, in preliminary tests, the formation of dust. For the drying kinetics several models were tested and the two-terms model was the one that best fit to the data. Model selection criteria was based in the coefficient of determination R2, the χ2 statistic, the square root of mean square error (RMSEA) and the mean bias error (MBE). The drying time for the foams was less than that of drying the pulp. This means that while the foams reached moisture equilibrium after 4 hours of drying (7.3, 7.4, 4.83 6.98% to 5 , 10 15 and 20% of albumin respectively) pulp only reached the moisture content of 26.8% which was de average value obtained by the foams after 2 hours of drying. The values of water activity decreased as the drying time was increasing an they reached, in the end of the drying process, values in the range of 0.2-0.3, Also some classic models were adjusted for sorption isotherms, but none of them set up. Therefore, an alternative model was tried and the best fit was obtaining for the logistic model + constant. The values of soluble solids contents also increased with the increasing of the drying time. In order to obtain a relationship between time of drying and the soluble solids contents, expressed in brix degrees, the Sigmoidal Boltzmann model was adjusted and, for the relationship between the moisture ratio and soluble solids content the Lorentzian model was adjusted. It is concluded that the albumin, even in the lowest concentration used (5%) work as good foaming agent to the foam-mat drying bed, providing a dust-of araça-boi with the physical and chemical characteristics the more concentrated than the pulp in nature. It is also concluded that the drying process was efficient for all concentrations, reaching an average of 7% moisture content in the final product powder and water activity in the range of 0.2-0.3, with characterizes a microbiologically stable food. Keywords: foaming agents, physical-chemical analysis; kinetics of drying, Araça-boi powder ________________________________________ Advisor 1: Modesto Antonio Chaves, D.Sc., UESB and Co-Advisor: Ronielli Cardoso Reis, D.Sc.

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Modelos de equações de secagem testados.................................................. 34 Tabela 2. Modelos comumente utilizados na predição de isotermas de sorção de produtos alimentícios (umidade de equilíbrio em função da atividade de água)........................... 35 Tabela 3. Valores médios referentes às propriedades físico-químicas da polpa de araçá-boi................................................................................................................................ 37 Tabela 4. Coeficientes da análise de regressão para a acidez da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos......................................................................... 40 Tabela 5. Termos e análise de variância da regressão linear entre o pH e a concentração para albumina......................................................................................................................... 41 Tabela 6. Coeficientes da análise de regressão para o teor de sólidos solúveis da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Superliga®............................................................................................................... 43 Tabela 7. Coeficientes da análise de regressão para a massa específica da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos Emulstab® e maltodextrina................................................................................................................. 45 Tabela 8. Coeficientes da análise de regressão para a atividade de água da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina.e Superliga®................................................................................................................. 47 Tabela 9. Coeficientes da análise de regressão para umidade da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina.e Superliga®..................................................................................................................... 49 Tabela 10. Coeficientes da análise de regressão para açúcar redutor da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos........................................................... 50 Tabela 11. Coeficientes da análise de regressão para açúcar total da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, Superliga® e Emustab®................................................................................................................ 51 Tabela 12. Coeficientes da análise de regressão para a vitamina C da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Emustab®..................................................................................................................... 52 Tabela 13. Coeficientes da análise de regressão para valores de L* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina, Emustab® e Superliga®................................................................................................................ 54 Tabela 14. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro a* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos maltodextrina, Emustab® e Superliga®.................................................................................................................. 55 Tabela 15. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro b* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Emustab®............................................................................................................................ 56 Tabela 16. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro ∆E* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina e Emustab®..................... 58 Tabela 17. Coeficientes da análise de regressão para a relação de ºBrix / ácido cítrico da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos maltodextrina e Superliga®............................................................................................................................. 59 Tabela 18. Coeficientes das equações dos modelos ajustados para a razão de umidade (RM) em função da concentração (CONC) de albumina em graus brix com os coeficientes de determinação (R2) e valores do teste de qui-quadrado χ2 (tempos em segundos)..................................................................................................................... 61 Tabela 19. Resultados do desvio médio (MBE) e do erro quadrático médio (RMSE) para modelos de cinética de secagem de pó de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina.................................................................................................................................. 65

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LISTA DE TABELAS (Continuação....) Tabela 20. Resultado do teste de “t” para os modelos de cinética de secagem que passaram pelos critérios de eliminação (R2, χ

2, MBE e RMSE)...........................................................................................................................

67 Tabela 21. Coeficientes dos modelos ajustados para relacionar atividade de água e teor de água, durante a secagem de espuma de polpa de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina e respectivos coeficientes de determinação e valores de χ

2.................................................................................................................................... 70 Tabela 22. Coeficientes do ajuste do modelo logístico+constante, coeficientes de determinação e valores de χ2 para a espuma de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina........................................................................................................................... 73 Tabela 23. Valores de pH inicial e final no processo de secagem de espuma de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina........................................................................... 76 Tabela 24. Valores dos parâmetros para o ajuste do modelo Sigmoidal de Boltzmann, relacionando os sólidos totais (expressos em graus Brix) e o tempo de secagem da espuma de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina.................................................. 77 Tabela 25. Valores dos parâmetros para o ajuste do modelo Lorentiziano, relacionando os sólidos totais (expressos em graus Brix) e a razão e umidade da espuma de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina, ao longo do processo de secagem....................................................................................................................... 79 Tabela 26. Valores médios dos parâmetros L*, a*, b* e ∆E* inicial e final no processo de secagem de espuma de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina............................................................................................................................ 81

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Araçazeiro-boi e a fruta araçá-boi...................................................................... 18 Figura 2. Fluxograma do processo de secagem de espuma de araçá-boi.......................... 31 Figura 3. Secador usado no experimento........................................................................... 32 Figura 4. Partes do secador usado no experimento: (a) Ventilador e inversor de frequência; (b) Controlador de temperatura; (c) Bandeja; (d) Interior do secador.............. 33 Figura 5. ATT da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração............................................................................................................. 39 Figura 6. pH da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração......................................................................................................................... 40 Figura 7. ºBrix da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração................................................................................................................... 42 Figura 8. Massa específica da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração................................................................................................................. 44 Figura 9. Aw da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração................................................................................................................. 46 Figura 10. Umidade, em base úmida, da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração................................................................................................. 48 Figura 11. Açúcar redutor e total da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.................................................................................................... 50 Figura 12. Vitamina C da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração......................................................................................................................... 52 Figura 13. Valores de L* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração........................................................................................................................ 53 Figura 14. Parâmetro a* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração......................................................................................................................... 54 Figura 15. Parâmetro b* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração......................................................................................................................... 56 Figura 16. Parâmetro ∆E* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração........................................................................................................................ 57 Figura 17. Relação entre o teor de sólidos solúveis totais (oBrix) e a acidez titulável (em % de ácido cítrico) das espumas de albumina, Emustab®, maltodextrina e Superliga®.................................................................................................................... 58 Figura 18. Curvas de secagem da espuma de araçá-boi, com diferentes concentrações de albumina e da polpa integral...................................................................................... 60 Figura 19. Cinética de secagem da espuma de araçá-boi, nas diferentes concentrações de albumina e curvas referentes ao modelo Dois-Termos....................................................... 69 Figura 20. Variação da atividade de água com o tempo de secagem e respectivas curvas do ajuste logístico mais constante................................................................................. 73 Figura 21. Relação entre atividade de água e teor de água (em % base úmida) durante a secagem de espuma de araçá-boi, com diferentes concentrações de albumina................... 75 Figura 22. Variação dos sólidos solúveis totais com o tempo de secagem e respectivas curvas do ajuste Sigmoidal de Boltzmann..................................................................... 78 Figura 23. Variação dos sólidos solúveis totais com a razão de umidade e respectivas curvas do ajuste Lorentziano, para a secagem de espumas de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina........................................................................................ 80

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

Aw Atividade de água ATT Acidez titulável totais b.u. Base úmida SS Sólidos solúveis

VitC Vitamina C URE Umidade relativa de equilíbrio

RMSE Raiz quadrada do erro médio quadrado MBE Erro médio

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA.................................................................... 15 2 REVISÃO DE LITERATURA................................................................................... 17 2.1 O Araçá-boi.......................................................................................................... 17 2.2 Espumas e Agentes espumantes........................................................................... 19 2.3 Secagem em leito de espuma................................................................................ 21 2.4 Cinética de secagem de espuma.................................................................................. 23 3 MATERIAL E MÉTODOS.................................................................................... 26 3.1 Obtenção da matéria prima................................................................................ 26 3.2 Caracterização físico-química da polpa de araçá-boi............................................ 26 3.2.1 Determinação do teor de água....................................................................... 26 3.2.2 Acidez total titulável (ATT).............................................................................. 27 3.2.3 Determinação do pH.......................................................................................... 27 3.2.4 Determinação do teor de sólidos solúveis (SS)................................................... 27 3.2.5 Determinação da massa específica........................................................................ 27 3.2.6 Determinação da atividade de água (Aw)......................................................... 28 3.2.7 Determinação da Cor...................................................................................... 28 3.2.8 Determinação de açúcares totais (redutores e não redutores)............................... 28 3.2.9 Determinação de vitamina C............................................................................ 28 3.3 Processo de formação e caracterização da espuma.............................................. 29 3.3.1 Determinação de ATT, pH, SS, Massa Específica, Cor, Aw, Umidade,

Açúcares totais e redutores e Vitamina C........................................................ 29 3.3.2 Determinação da estabilidade......................................................................... 30 3.4 Análises dos resultado.......................................................................................... 30 3.5 Secagem em leito de espuma.................................................................................. 30 3.6 Cinética de secagem ............................................................................................... 34 3.7 Relação entre atividade de água e umidade, no processo de secagem da

espuma................................................................................................................ 34 3.8 Caracterização físico-química do pó da polpa de araçá-boi.................................... 36 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................................. 37 4.1 Caracterização da matéria-prima........................................................................ 37

4.2 Propriedades físico-químicas das espumas de polpa de araçá-boi em função da concentração dos aditivos....................................................................................... 39

4.2.1 Acidez total titulável (% acido cítrico)........................................................... 39 4.2.2 pH.................................................................................................................. 40 4.2.3 Sólidos solúveis (ºBrix)................................................................................... 41 4.2.4 Massa específica (g/cm3)................................................................................... 43 4.2.5 Estabilidade.......................................................................................................... 45 4.2.6 Atividade de água (Aw)..................................................................................... 46 4.2.7 Umidade (%b.u.)............................................................................................. 47 4.2.8 Açúcares redutores e totais................................................................................ 48 4.2.9 Vitamina C........................................................................................................... 51 4.2.10 Cor...................................................................................................................... 52 4.2.10.1 L*................................................................................................................. 52 4.2.10.2 Parâmetro a*................................................................................................. 54 4.2.10.3 Parâmetro b*................................................................................................ 55 4.2.10.4 Parâmetro ∆E*............................................................................................. 57 4.2.11. ºBrix / ácido cítrico.................................................................................... 58 4.3 Cinética de secagem................................................................................................. 59 4.4 Ajuste de modelos de cinética de secagem................................................... 60 4.5 Analise da cinética de secagem................................................................... 68 4.6 Redução da atividade de água..................................................................... 69 4.7 Variações de propriedades físico-químicas durante o processo de secagem....... 76

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SUMÁRIO (Continuação....) 5 CONCLUSÕES..................................................................................................... 82 6 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA..................................................................... 84

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1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA

A maioria das frutas tropicais são altamente perecíveis, deteriorando-se em poucos dias,

dificultando assim sua comercialização e aumentando as perdas. Dos diversos processos para

conservação de alimentos desenvolvidos pelo homem, a secagem, o mais antigo deles,

apresenta-se viável para reverter este quadro.

A secagem tem como principio remover água de um alimento, reduzindo assim, a

deterioração microbiológica e as taxas de reações de degradação, e prolongar a disponbilização

dos alimentos sazonais, impedindo a perda do valor comercial. Além da preservação, a

desidratação reduz o peso e o volume do produto, aumentando a eficiência do transporte e do

armazenamento. Também objetiva agregar valor ao alimento, fornecendo produtos de sabor

diferenciado do mesmo in natura, tendo-se como consequência a instalação de um novo produto

no mercado.

Dos processos de secagem destaca-se a desidratação em leito de espuma. É um método

relativamente simples, rápido e barato, que consiste basicamente de três etapas: produção do

suco ou polpa em forma de uma espuma estável, pela adição de agentes espumantes, secagem

do material em uma camada fina de espuma até desidratação final, desintegração da massa seca

em escamas e, por fim, em pó.

Dentre as vantagens deste método, destacam-se as menores temperaturas de desidratação

e o menor tempo de secagem, devido à maior área de superfície exposta ao ar e à velocidade de

secagem, acelerando o processo de remoção de água e a obtenção de um produto poroso e de

fácil reidratação.

Atualmente, os produtos alimentícios em pó são cada vez mais utilizados pela indústria de

alimentos, uma vez que eles reduzem significativamente os custos de certas operações como

embalagens, transporte, armazenamento e, pela conservação, elevam o valor comercial do

produto.

O araçázeiro-boi (Eugenia stipitata Mc Vaugh) é uma frutífera da família Mirtacea

originada da Amazônia Peruana, usualmente cultivada no Brasil, Peru e Bolívia. A planta é um

arbusto de cerca de três metros de altura e o fruto é uma baga globosa, cor amarelada, casca fina

geralmente utilizada na confecção de suco, refresco, creme e sorvete. Segundo Gentil &

Clement (1996) o araçázeiro-boi produz mais de 23 t/ha com manejo adequado, em solos

pobres, com uma razão polpa/ descarte (63-85%).

O araçá-boi foi introduzido no sul da Bahia na década de oitenta e vem sendo cultivado

comercialmente em alguns pomares da região, como alternativa de diversificação da lavoura

cacaueira.

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A acidez do fruto limita seu consumo in natura, mas sua polpa apresenta grande potencial

na agroindústria para a fabricação de suco concentrado, sorvetes, doces e geléias. Seu sabor e

aparência são atraentes para os mercados internacionais e conferem-lhe grande potencial para o

processamento.

A existência de inúmeras agroindústrias na região sul da Bahia requer uma demanda de

novos sabores para atender a crescente demanda do mercado de polpas e o araçá-boi desponta

como uma opção interessante para produção de polpa e outros derivados da fruta.

Com base no exposto objetiva-se, com este trabalho:

-Estudar e caracterizar espumas feitas com a adição de albumina, Emustab®, Superliga®

e maltodextrina nas concentrações de 5, 10, 15 e 20% em massa, visando o processo de secagem

em leito de espuma da polpa de araçá-boi;

-Estudar a cinética de secagem da polpa de araçá-boi, em leito de espuma, com o aditivo

mais adequado para secagem;

- Monitorar o comportamento das características físico-químicas das espumas durante a

secagem.

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2 REVISÃO DE LITERATURA

O Brasil tem-se destacado com um percentual significativo no volume de produção

mundial de frutas, no entanto, são insignificantes as quantidades de frutas da região nordeste

que são exportadas, como o cajá (Spondias mombim L.), umbu (Spondias tuberosa Arruda

Câmara), ciriguela (Spondias purpúrea L.), mangaba (Hancornia speciosa Muell), pitanga

(Eugenia uniflora L.), jaca (Artocarpus integrifolia L.), carambola (Averrhoa carambola L.),

caju (Anacardium occidentale L.), graviola (Annona muricata L.), fruta-do-conde (Annona

squamosa L), embora já se tenha detectado e quantificado o possível mercado consumidor para

esses produtos (MATA et al., 2003).

No pico da safra, essas frutas alcançam menores preços pelo excesso de oferta e pela

concorrência de outras frutas, ocorrem grandes perdas. Portanto, se faz necessária a

industrialização, como alternativa para reduzir as perdas.

Segundo Chitarra & Chitarra (1990), a armazenagem das frutas se inicia durante o

período de colheita e, a partir desse período, as frutas só perdem qualidade, pois o processo de

degradação inicia-se após serem retiradas da planta. Portanto, após esse período, deve-se

começar o controle de qualidade do produto, ou submetê-lo ao processamento. Os frutos in

natura podem ser processados nas formas de polpas, sucos, sucos concentrados, sorvetes, frutas

cristalizadas, frutas desidratadas, doces, compotas e geléias.

Dentre as técnicas empregadas para a manutenção da qualidade pós-colheita de frutas, a

desidratação, além de ser utilizada como método de conservação, impedindo a deterioração e

perdas do valor comercial, resulta ainda em uma transformação do produto, agregando valor e

dando origem a uma nova opção no mercado (SILVA et al., 2005).

2.1 O Araçá-boi

O araçázeiro-boi (Eugenia stipitata Mc Vaugh), Figura 1, é uma frutífera nativa da

Amazônia, que pertence à família Myrtaceae, que é a mesma da goiabeira e jabuticabeira. É

originaria da Amazônia Ocidental, usualmente cultivada em pequena escala no Peru, Bolívia,

Equador, Colômbia e Brasil. O araçazeiro-boi é um arbusto que alcança de três a cinco metros

de altura e ramificação densa, com copa de igual diâmetro (CHÁVES FLORES & CLEMENT,

1984; EMBRAPA, 2008).

O fruto é uma baga globosa, com casca fina, cor amarelo-canário quando maduro, e

aveludada, pesando de 30 a 800 g, apresentando formato arredondado ou achatado com

diâmetro longitudinal de 5 a 10 cm e transversal de 5 a 12 cm. Sua polpa é suculenta, ácida, de

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coloração amarelo-clara, pouco fibrosa, possuindo sementes oblongas de 4 a 10 com 0,5 a 1,0

cm de comprimento (SACRAMENTO et al., 2008)

Figura 1. Araçazeiro-boi e o araçá-boi

Como a polpa do araçá-boi é bastante ácida, não serve para o consumo in natura, porem

possui aroma e sabor agradáveis podendo ser consumido em forma de sucos, sorvetes, geléias,

néctar e outros. Em função do aroma e sabor muito característicos sua polpa pode ser bastante

útil para o preparo desses produtos misturados com polpa de frutas de baixa acidez (ARAÚJO

& RIBEIRO, 1996; VILLACHICA et al. 1996; ANDRADE et al., 1997; SACRAMENTO et al.,

2008).

O araçazeiro adapta-se bem aos solos de baixa fertilidade, de textura média (argilo-

arenosos) profundos e bem drenados. A época de plantio depende da umidade do solo,

recomendando-se o período de início de chuvas. Na sua plantação o espaçamento recomendado

é de 3 a 4 metros, servindo assim para consorciação com outras espécies que exijam

espaçamento maior. Nos locais onde é cultivado o araçazeiro verificam-se diversas colheitas por

ano, disponibilizando assim matéria-prima para as indústrias (SACRAMENTO et al., 2008). De

acordo com Gentil & Clement (1996) a produtividade do araçazeiro é de 23 t/ha, com uma razão

polpa descarte de 63 a 85%.

Em função da precocidade, da frequência e do grande volume de produção da planta,

associados ao sabor característico e agradável da polpa da fruta, o araçá-boi destaca-se como

uma das espécies nativas da Amazônia de grande potencial, com perspectivas no

desenvolvimento na agroindústria (GENTIL & CLEMENT, 1997).

19

Apesar das possibilidades de bons negócios que apresenta, o araçá-boi se caracteriza

como uma planta de pequenos pomares, pouco plantada comercialmente, o que restringe a

oferta de frutos e produtos (FERREIRA e GENTIL, 1999).

A polpa do araçá-boi apresenta excelentes propriedades organolépticas, que lhe

conferem o sabor e aroma característicos, possuindo um alto teor de água, proteína, carboidratos

e fibras, e um considerável teor de vitaminas e sais minerais (FERREIRA e GENTIL, 1999).

Esses frutos quando maduros são muito delicados, amassando-se com facilidade e,

portanto, são difíceis de serem transportados por longas distâncias. Quando se dispõe de uma

grande quantidade de frutos, recomenda-se que seja feito o beneficiamento da polpa e que esta

seja comercializada congelada, para a utilização na obtenção de outros produtos (FERREIRA e

GENTIL, 1999).

O araçazeiro é pouco conhecido fora da Amazônia e foi introduzido na região sul da

Bahia na década de oitenta como alternativa de diversificação da lavoura cacaueira, mais ainda

é pouco explorado de forma econômica. A região Sul da Bahia caracteriza-se por ter um clima

tropical úmido com temperatura e índice pluviométrico que favorecem o cultivo de diversas

frutíferas originarias da região Amazônica (SACRAMENTO et al., 2008).

2.2 Espumas e Agentes espumantes.

Defini-se espuma como um estado de dispersão de bolhas de gás (geralmente ar)

suspendidas dentro de um semi-sólido ou de um liquido com uma alta viscosidade. Na

elaboração da maioria das espumas geralmente envolve uma batedura como processo dinâmico

altamente energético, que se requer para formar a interface gás-liquido (WALSTRA, 2000).

Existe uma grande variedade de espumas alimentícias com texturas muito diferentes, as

mais conhecidas são os cremes e as manteigas batidas, os bolos e pães e as que são produzidas

nas cervejarias. As espumas são utilizadas para proporcionar textura, consistência e aparência

em diferentes tipos de produtos alimentícios (ARRIAGA-ORIHUELA et al., 2003a;

ARRIAGA-ORIHUELA et al., 2003b).

As espumas podem ser classificadas como sólidas ou líquidas. As sólidas são materiais

plásticos ou elásticos no qual seu comportamento reológico depende principalmente das

propriedades físicas da fase sólido e da densidade do material. As espumas liquidas são mais

difíceis de caracterizar, em geral constituem de uma fase de ar descontinua que se dispersa em

uma fase continua de liquido, essas são instáveis requerendo o uso de agentes espumante e

estabilizantes para manter a estabilidade mediante a redução da tenção superficial (PERNELL et

al., 2002)

20

A estabilidade das espumas depende de dois fatores principais: a tendência dos filmes

líquidos sofrerem drenagem e se tornarem mais finos e a tendência à ruptura em conseqüência

de perturbações aleatórias. Para aumentar a estabilidade é necessário o uso de aditivos.

Dentre um grande número de substâncias químicas adicionadas aos alimentos, durante o

processo de fabricação, os emulsificantes são utilizados para manter uma dispersão uniforme de

um líquido em outro, tal como óleo e água. Esses aditivos são substâncias adicionadas às

emulsões para aumentar a sua estabilidade cinética tornando-as razoavelmente estáveis e

homogêneas (ARAÚJO, 2004).

A emulsificação tem um papel importante na formação da consistência e textura, bem

como na dispersão de fase e na solubilização de aromas. A propriedade de formação e

estabilização de emulsões é a principal característica a ser influenciada pela adição de

emulsificantes em alimentos controlando a aglomeração de glóbulos de gordura e estabilizando

sistemas aerados. Os emulsificantes têm outras aplicações como: melhorar a textura e vida de

prateleira de produtos contendo amido, pela formação de complexos com os componentes

destes; modificar as propriedades reológicas da farinha de trigo, pela interação com o glúten;

melhorar a consistência e textura de produtos à base de gorduras, pelo controle de polimorfismo

e da estrutura cristalina das gorduras (SBRT, 2008).

Os principais emulsificantes utilizados pela as indústrias alimentícias são os

monoglicerídeos e os ésteres de ácidos lácticos, os quais são selecionados de acordo com suas

propriedades. Os monoglicerídeos mais comumente empregados pertencem à categoria dos

produtos reconhecidos como seguros. São permitidos em concentrações não-limitadas nas

legislações internacionais (KAMEL, 1997).

A albumina do ovo em pó é um alimento hiperprotéico, à base exclusivamente de

proteínas de alto valor biológico.

As maltodextrinas são biopolímeros originados da hidrólise parcial do amido e tem

extensa utilização como ingrediente por proporcionar características desejáveis a alimentos

processados. Maltodextrinas são classificadas pelo seu grau de hidrólise, expresso em dextrose

equivalente (DE), que é a porcentagem de açúcares redutores calculados como glicose em

relação ao peso seco do amido. Esses polímeros são metabolizados de forma lenta e constante o

que pode ajudar a sustentar os níveis de energia durante atividades que necessitam de resistência

(MCPHERSON, 1997).

O Emustab® é um produto à base de monoglicerídeos destilados, monoestearato de

sorbitana e polisorbato 60 e a Superliga® é um a produto à base de sacarose e dos espessantes,

carboximetil-celulose e goma guar (SOARES, 2001).

21

2.3 Secagem em leito de espuma

O método de secagem em leito de espuma foi desenvolvido com o intuito de aumentar a

taxa de secagem de alimentos líquidos e semi-líquidos. A desidratação em leito de espuma

(Foam-Mat) consiste em um processo de conservação, onde o material líquido ou semi-líquido é

transformado numa espuma estável, através de batedura e incorporação de ar ou outro gás, que é

submetido à secagem com ar aquecido, até o ponto em que impeça o crescimento de

microrganismos, reações químicas e/ou enzimáticas. Esse tipo de secagem consiste basicamente

de três etapas: produção do suco ou polpa em forma de uma espuma estável, pela adição de

aditivos; secagem do material em uma camada fina de espuma até desidratação final;

desintegração da massa seca em escamas e, por fim, em pó (UBOLBI, 1971; TRAVAGLINI et

al., 2001).

A secagem em leito de espuma é uma técnica que requer menores temperaturas de

desidratação e menor tempo de secagem, devido à maior área de superfície exposta ao ar e à

velocidade de secagem, acelerando assim o processo de remoção de água e a obtenção de um

produto poroso e de fácil reidratação. Logo é muito usada em alimentos sensíveis ao calor,

viscosos e com alto índice de açúcar, como os sucos de frutas (RAJKUMAR et al., 2007). Os

produtos obtidos são de boa qualidade e o processo tende a ser relativamente rápido

(BERISTAIN et al., 1991).

Esse processo de secagem mantém alta qualidade dos produtos, oferecendo grandes

possibilidades comerciais, sendo aplicado em: café, sucos de laranja, grapefruit, uva, carambola,

abacaxi, umbu-cajá, coco, batatas, alimento para crianças, leites, purês, ameixa, maçã, sopas,

cremes, ovos, tomate e outros produtos instantâneos (UBOLBI, 1971; SOARES et al., 2001;

VERNON-CARTER et al. 2001; SANKAT & CASTAIGNE, 2004 e SILVA et al., 2005).

Essa técnica apresenta como principal desvantagem, em relação a outros meios de

secagem de líquidos, a necessidade de grande área de superfície de secagem para que consiga

atender a elevadas taxas de produção, o que eleva o custo de investimento (FRANCIS, 2000).

Além dessa, outra desvantagem é que os aditivos podem modificar as características de sabor,

aroma e cor do alimento. Outra dificuldade relatada por Karim & Wai (1999) é a falta de

estabilidade da espuma durante o aquecimento na secagem. Algumas variáveis como a natureza

química das matérias-primas, sólidos solúveis, tipo e concentração de agente espumante

influenciam na estabilidade das espumas (HART et al., 1963).

Gurjão (2006) produziu extrato em pó de tamarindo pelo processo de secagem em leito

de espuma utilizando albumina como aditivo, nas temperaturas de 50, 60, 70 e 80°C e observou

que as melhores temperaturas para a secagem da polpa de tamarindo foram 60 e 70°C. O extrato

22

obtido foi avaliado em relação à cor, sólidos solúveis totais, acidez total titulável, vitamina C e

pH.

Em pesquisa realizada por Soares et al., (2001) foi elaborado um suplemento alimentar

em pó, a partir da desidratação da polpa de acerola utilizando o método de secagem em leito de

espuma, sendo realizados vários testes, com diferentes agentes químicos, que favorecem a

formação de espuma. Para a escolha do agente espumante o autor optou pelo que mais se

aproximou ao parâmetro de densidade recomendado como ideal (0,1 a 0,6), tendo se obtido um

pó com 7,2% de umidade.

Bastos (2005) realizou a desidratação de manga “Tommy Atkins” por processo em leito

de espuma nas temperaturas de 70 e 85°C, e testou os emulsificantes carboxil-metil celulose,

Tween 60, goma xantana e clara de ovos sendo que o tween 60 apresentou uma melhor

estabilidade. Posteriormente foram realizadas análises químicas e físico-químicas na polpa in

natura e desidratada, obtendo-se uma melhor aceitabilidade da polpa seca a 70°C, na análise

sensorial.

Galdino et al., (2003) testaram em polpa de umbu, o processo de secagem em leito de

espuma obtendo-se o pó mediante utilização de um emulsionante, composto de

monoglicerídeos, monoestearato de sorbina e polisorbato e de espessantes composto de

carboximetil-celulose e goma guar. Dantas et al., (2008) usaram como aditivo o Emustab® para

a obtenção de polpa de jaca em pó pelo processo de secagem em leito de espuma.

Pinto (2009) Utilizou os aditivos albumina, Emustab®, maltodextrina e Superliga® na

caracterização da espuma de Jenipapo, para secagem em leito de espuma e concluiu que o

Emustab® foi o aditivo que, nas concentrações usadas, apresentou-se como o melhor para uma

posterior secagem. A autora também observou variações no pH, acidez, densidade, e outras

propriedades da espuma, em função do aditivo usado e de sua concentração.

Falade et al. (2003) estudaram a secagem em leito de espuma de feijão cowpea (Vigna

unguiculata) em leito de espuma, usando como agentes espumantes monoesterato de glicerol e

albumina de ovo. Observaram que a densidade da espuma decresceu com o aumento da

concentração dos agentes espumantes e que os sólidos totais decresceram. A análise sensorial

mostrou diferenças no sabor, em função da concentração dos aditivos.

Para a predição da redução do teor de umidade, no processo de secagem, seja ele

simples ou sofisticado, é necessária uma equação de secagem em camada fina. A gama de

equações disponíveis é muito grande e as curvas de secagem que elas originam podem

apresentar valores que diferem entre si em até três vezes (HIEN et al., 2003).

Os modelos de secagem em camada fina, que descrevem o fenômeno de secagem de

produtos agrícolas se dividem em três categorias: teóricos, semi-teóricos e empíricos

(PANCHARIYA et al., 2000).

23

O estudo teórico fundamenta-se em equações de transferência simultânea de calor e

massa. Nos modelos semi-teóricos, os parâmetros dos modelos teóricos são gerados

empiricamente. Os modelos teóricos levam em consideração a resistência interna do material à

transferência de umidade, enquanto nos modelos semi-teóricos e empíricos, a resistência externa

entre o produto e o ar é que é correlacionada com a transferência de umidade (HENDERSON,

1974). Por outro lado, as equações empíricas dependem somente de dados experimentais sendo,

portanto, de mais fácil obtenção e devem ser usados até que se consiga chegar a um modelo

semi-teórico ou teórico (AFZAL & ABE, 2000).

2.4 Cinética de secagem de espuma

A transformação de um material liquido ou semi-líquido em espuma tem sido há muito

tempo reconhecida como um dos métodos para encurtar o tempo se secagem. Na última década,

essa tecnologia relativamente antiga, conhecida como secagem foam-mat, recebeu atenção

renovada, devido à sua grande capacidade para processar material difícil de secar, obter

produtos de propriedades desejadas (por exemplo, fácil reidratação, densidade controlada), e

reter os voláteis que, de outra forma, seriam perdidos durante a secagem sem espuma. Assim, os

estudos atuais são dirigidos não só a secagem convectiva de material propositalmente espumoso

em secadores atomizadores, secadores de bandejas e outros, mas também para a liofilização

convencional, bem como a secagem em microondas de espumas congeladas com e sem

inserções de dielétricos como fonte complementar de calor (RATTI & KUDRA, 2006).

Em geral, a secagem de material na forma de espuma é mais rápida do que os não

espumosos, embora alguns alimentos, como as espumas de soja (AKINTOYE &

OGUNTUNDE, 1991) ou carambola (KARIM & CHEE-WAI, 1999) apresentem maiores

velocidades de secagem no início da secagem foam-mat enquanto outros materiais, como

tomate (LEWICKI, 1975), banana (SANKAT & CASTAIGNE, 2004), e manga (COOKE et al.

1976) apresentem taxas de secagem mais altas no final da secagem. Além do transporte

acelerado de água líquida para frente de evaporação, os peritos em secagem têm, repetidamente,

salientado o aumento da área interfacial dos materiais espumosos como o fator responsável pela

redução do tempo de secagem. Isso ocorre porque a densidade do material espumoso é menor

que a dos não-espumosos e se estende de 300 a 600 kg/m3, a carga, em massa de espuma no

secador é também menor. No entanto, o tempo de secagem menor não apenas compensa a

diminuição da carga no secador, mas também aumenta o caudal do secador. Por exemplo, o

caudal de secagem pode ser elevado em 32% quando se seca espuma de suco de maçã e de 22%

quando se seca espuma de polpa de manga (RAJKUMAR et al.,2005). Devido a secagem em

leito de espuma ser altamente dependente do material e do processo, esses valores podem variar

24

com o tipo de material a ser seco, o tipo de secador, e as condições de secagem. Além disso, um

tempo de secagem mais curto por unidade de massa de espuma pode não levar sempre a um

menor consumo de energia e uma melhor economia no processo.

Quando um alimento é desidratado, ele não perde água a uma velocidade constante ao

longo do processo. Com o progresso da secagem, sob condições fixas, a taxa de remoção de

água diminui. A forma precisa de uma curva de secagem normal varia conforme o alimento,

com os diferentes tipos de secadores, e em resposta às variações das condições de secagem tais

como a temperatura, a umidade, a velocidade do ar, o sentido do ar, a espessura do alimento,

entre outros fatores (MELONI, 2003).

A importância do estudo das curvas de secagem de um produto é que essas indicam a

velocidade de remoção de água em qualquer tempo medido a partir do início do processo. Uma

maior ou menor inclinação da curva indica a facilidade ou dificuldade de remoção de água

durante o processo de secagem (MELONI, 1995).

O período de secagem é comumente dividido em dois, um de velocidade constante e

outro de velocidade decrescente. No primeiro período as transferências de calor e massa são

analisadas da superfície do material e ar de secagem, enquanto que no segundo período as

análises são baseadas nas transferências internas que governam a secagem (PARK et al., 2007).

No período de velocidade constante a temperatura do material iguala a temperatura do

ar de secagem e a taxa de secagem permanece constante. Esse período termina quando o

material atinge o teor de umidade crítico. No período de velocidade decrescente a remoção de

umidade é muito menor, a taxa de secagem aproxima-se de zero, num certo teor de umidade de

equilíbrio (FOUST et al.).

Predizer teoricamente a taxa de secagem decrescente é mais complexo que a taxa

constante, pois devem ser considerados não somente os mecanismos externos de transferência

de calor e massa, mas também os internos do produto (BROOKER et al., 1978).

O período de velocidade decrescente é quase sempre o único observado para a secagem

de produtos agrícolas e alimentícios. A complexidade dos fenômenos, durante a secagem,

conduz os pesquisadores a proporem numerosas teorias e múltiplas fórmulas empíricas para

predizer a taxa de secagem. Essas teorias conforme Park (1987) podem ser resumidas como

sendo derivadas de duas outras teorias; a teoria difusional e a teoria capilar (PARK et al., 2007).

Contudo a solução analítica do modelo difusional de Fick requer que as condições de

contorno sejam conhecidas e que as características de difusividade efetiva ( ) sejam

especificadas. Essas limitações, além da exigência de se conhecer a geometria do material,

levam, muitas vezes, ao uso de modelos empíricos ou semi-empíricos.

A taxa de secagem pode ser acelerada com o aumento da temperatura do ar de secagem

e/ou, com o aumento do fluxo de ar que passa pelo produto por unidade de tempo. A quantidade

25

de ar utilizada para a secagem depende de vários fatores. Entre eles: a umidade inicial do

produto e a espessura da camada (GOUVEIA, 2003).

Vernon-Carter et al. (2001), Sankat & Castaigne (2004) e Dantas et al. (2008) estudando

o processo de secagem em leito de espuma para tamarindo, banana e jaca respectivamente,

observaram, na cinética de secagem, perda de umidade à medida em que avança o tempo de

secagem, para todas as temperaturas estudadas, com redução maior para as temperaturas mais

elevadas. A secagem da polpa de tamarindo e de jaca ocorre no período de taxa decrescente,

mostrando que a difusão é provavelmente o mecanismo físico que governa o movimento da

umidade do interior das amostras para sua superfície, ou seja, a velocidade da secagem é

controlada pela velocidade de difusão do líquido através do sólido, não apresentando um

período de taxa constante definido, comportamento observado na maioria dos produtos

biológicos (BROD, 2003).

O estudo da cinética de secagem visa o conhecimento do comportamento do material ao

longo do processo e a predição do tempo de secagem, uma vez que a modelagem do processo é

de grande importância para o desenvolvimento e a otimização dos secadores, alem de

possibilitar a padronização do processo.

Os modelos semi-teóricos para secagem em camada fina são, geralmente, derivados da

simplificação de uma solução em série da segunda lei de Fick. Por exemplo, o modelo de

Henderson e Pabis é o primeiro termo de uma solução em série da segunda lei de Fick

(DOYMAZ, 2005).

De acordo com Akipinar (2006) os vários modelos existentes devem ser testados para

cada cultura e para condições de secagem específicas.

Segundo Kudra e Rattia (2006) a secagem convectiva de suco de maça pura e na forma

de espuma em uma camada de 19 mm a 55°C, indicou maiores velocidades de secagem para a

espuma que para o suco, o que resultou em menor tempo secagem (500 a 200 min). Devido à

estrutura porosa da espuma e a aproximação acelerada do equilíbrio, no final da secagem, é

possível obter produto seco em contraste com o suco sem espuma que, no mesmo período de

tempo, seca até um estado de xarope. As variações da eficiência de secagem instantânea e

cumulativa com o teor de umidade foram semelhantes, mas as curvas de secagem da espuma

foram localizadas bem acima dos respectivos sucos. Assim, o consumo de energia para secagem

da espuma de suco de maçã foi 20% daquele necessário para a secagem do suco puro, nas

vazões de secagem de 0,83 e 0,68 kg.m-2.H

26

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Matéria prima.

Como matéria prima básica foram utilizados araçás-boi, em estágio de maturação ideal

para consumo, selecionados observando-se critérios de uniformidade do grau de maturação e

integridade física. Os frutos foram coletados na Fazenda Ouro Verde, localizada na Vila Brasil

no distrito de Una na região sul da Bahia.

Os frutos foram lavados em água clorada (50 ppm de cloro ativo/15 minutos) e

despolpados utilizando um despolpador horizontal de frutas, com 1700 rpm e peneira com furos

de 2,5 mm de diâmetro.

A polpa obtida foi acondicionada em sacos plásticos transparentes para 3 kg e

armazenadas em freezer para posterior utilização. Após o descongelamento a polpa foi

submetida à pasteurização a 85°C por 3 segundos.

3.2 Caracterização físico-química da polpa de araçá-boi.

Para a caracterização físico-química da polpa de araçá-boi foram realizadas as seguintes

analises:

3.2.1 Determinação do teor de água.

O teor de água foi quantificado pela diferença de massa da amostra inicial e final após a

secagem em estufa a 105ºC por 24 horas, de acordo com técnicas descritas pelo Instituto Adolfo

Lutz (1985) sendo, expressa em base úmida (b.u.) pela expressão:

100.).( ×−

=mf

mfmiubUmidade (3)

Onde:

mi = massa de polpa inicial (kg)

mf = massa de polpa final (kg)

27

3.2.2 Acidez total titulável (ATT).

A ATT foi determinada de acordo com método do Instituto de Adolfo Lutz (1985),

sendo 10 g de amostra homogeneizadas em 25 ml de água destilada e submetidos à titulação

com solução de NaOH 0,01N (padronizada com bifitalato de potássio), utilizando fenolftaleína

1% como indicador. Os resultados foram expressos em % de ácido cítrico, utilizando a seguinte

fórmula:

100

100(%)_

×

××=

m

fVCítricoÁcido (4)

Onde:

= volume de NaOH gasto na titulação (ml);

= fator de correção (0,97943);

= massa da amostra (g).

3.2.3 Determinação do pH

O pH foi determinado usando-se cerca de 5 g da amostra diluída em 10 ml de água

destilada, até obtenção de uma mistura homogênea, com medição diretamente em pHmetro de

bancada da marca Quimis 0,01, devidamente calibrado com solução tampão de pH 4,0 e 7,0.

3.2.4 Determinação do teor de sólidos solúveis (SS).

O teor de SS, expresso em ºBrix foi determinado pelo método proposto pela AOAC

(1990). Usou-se para esta analise um refratômetro portátil Alago Hand refractometer, 0,2%,

com escala de 0ºBrix a 32ºBrix, devidamente aferido com água destilada. Uma alíquota da

amostra diluída em 1:10 de polpa de araçá-boi em água destilada, foi colocada sobre o prisma

do aparelho e procedeu-se a leitura direta do índice refratométrico indicado pelo aparelho.

3.2.5 Determinação da massa específica.

Para a determinação da massa específica aparente utilizou-se balão volumétrico de 10

mL e precisão de 0,1 ml, devidamente aferido com água destilada a 25ºC. A amostra foi

colocada no balão volumétrico até o volume desejado e este foi pesado para que se tenha a

massa por volume (g/cm3).

28

3.2.6 Determinação da atividade de água (Aw)

A atividade de água foi determinada por meio do aparelho Aqualab-TE da Decagon

Devices, com precisão de 0,003, na temperatura de 25ºC. Este aparelho usa o método da

temperatura do ponto de orvalho por resfriamento e condensação em espelho, para determinar a

atividade de água.

3.2.7 Determinação da Cor

A cor foi medida por meio de analise direta em um colorímetro Color Quest XE (Hunter

Lab, 10nm), conectado a um computador com sistema de software instalado.

Para cor foi determinada pela escala de cores internacional (CIE- Commisione

Internationale em Iluminationne) que utiliza as coordenadas: L* que representa a luminosidade

variando do branco (100) ao preto (0); a* que representa a transição da cor verde (-a*) para a

cor vermelha (+a*) e b* que representa a transição da cor azul (-b*) para a cor amarela (+b*).

3.2.8 Determinação de açúcares totais (redutores e não redutores)

Os açúcares redutores e totais foram determinados seguindo o método descrito no

Instituto Adolf Lutz (1985). Para a determinação dos açúcares redutores utilizou-se a amostra

contendo açucares redutores como agente titulante, e o aparecimento de precipitado vermelho

na solução de Fehlinga A e B (10 mL) adicionada de água (40 mL) como indicador do ponto de

viragem. Na determinação dos açúcares totais a inversão da sacarose pela hidrolise ácida e que

após aquecimento em banho-maria é neutralizada com hidróxido de sódio 30% até mudança de

pH. Após esse processo a quantificação dos açúcares totais foi feita como a análise descrita para

açúcares redutores.

3.2.9 Determinação de vitamina C.

O teor de vitamina C foi quantificado através do método de titulação da solução de

ácido ascórbico com iodato de potássio, de acordo com as técnicas descritas pelo Instituto Adolf

Lutz (1985).

100)100

(_ ××

=P

fV

g

mgCVit (5)

29

Onde:

= volume gasto do iodato de potássio (ml);

= fator de correção (0,8806);

= massa da amostra (g).

Todas as analises de caracterização da polpa de araçá-boi foram realizadas em triplicata

e em três repetições.

3.3 Processo de formação e caracterização da espuma.

Para a formação das espumas, foram utilizados os seguintes aditivos: albumina (produto

à base da proteína do ovo); Emustab® (produto à base de monoglicerídeos destilados,

monoestearato de sorbitana e polisorbato 60); Superliga® (produto à base de sacarose e dos

espessantes, carboximetil-celulose e goma guar) e maltodextrina (produto à base de amido de

milho). Esses aditivos foram usados proporções de 5, 10, 15 e 20% em massa.

Foi adicionado à polpa de araçá-boi (100 gr) os aditivos na concentração desejada e essa

mistura foi submetida à agitação, em uma batedeira domestica, por 15 minutos para a obtenção

da espuma.

A espuma formada da polpa de araçá-boi foi submetida às seguintes análises para sua

caracterização:

3.3.1 Determinação de ATT, pH, SS, Massa Específica, Cor, Aw, Umidade, Açúcares totais e

redutores e Vitamina C.

Essas analises foram feitas seguindo as técnicas já descritas no item 3.2 para a

caracterização da polpa de araçá-boi in natura.

3.3.2 Determinação da estabilidade.

A estabilidade das espumas foi determinada baseando-se em duas técnicas diferentes: a

primeira à temperatura ambiente, preconizada por Baptista (2002), em que foi montado um

sistema constituído de um becker, com um funil de vidro acoplado e um filtro de tela aço inox,

onde 10g da espuma foi colocada no funil contendo o filtro. Esse sistema foi deixado em

repouso por 2 horas sendo o filtrado pesado a cada 30 minutos. A segunda analise, usada por

Sankat & Castaigne (2003), foi feita na temperatura de secagem, 70ºC por 120 minutos. Para

30

tal, usou-se um cilindro graduado com 20 cm3 de amostra, sendo avaliado a porcentagem de

espuma coalescida em relação ao volume inicial.

Todas as análises foram realizadas em triplicata e em três repetições.

3.4 Análises dos dados

Os resultados obtidos na caracterização das espumas da polpa de araçá-boi foram

submetidos à análise de regressão onde as variáveis independentes são as concentrações dos

agentes espumantes e as variáveis dependentes cada uma das obtidas nas análises.

3.5 Secagem em leito de espuma

Para a secagem das espumas foram feitos ensaios prévios utilizando-se os aditivos nas

concentrações estudadas (5, 10, 15 e 20%). Destes somente para as espumas produzidas com

albumina houve formação de pó após a secagem.

O fluxograma abaixo apresenta o processo da secagem em leito de espuma de polpa de

araçá-boi (Figura 2).

A espuma formada devido ao batimento da polpa de araçá-boi com o albumina foi

espalhada sobre bandejas com estrutura de alumínio e tela de naylon, formando uma camada

fina com cerca de 5,0 mm de espessura. As bandejas foram levadas para secagem em um

secador convectivo laboratorial conjugado a um ventilador de fluxo centrífugo.

O secador utilizado neste trabalho foi desenvolvido na UESB e para sua construção

usaram-se chapas de madeira agromerada revestidas com chapas de alumínio e espuma de

poliuretano e revestimento externo em PVC.

O secador é composto de quatro orifícios circulares para entrada ou saída de ar, sendo

que para este experimento usou-se somente a entrada inferior e saída superior de ar (Figura 3)

de forma que o fluxo fosse vertical de baixo para cima.

31

Concentrações

(5, 10, 15 e 20%)

Batedeira/15min

Secador de bandeja 70ºC ou estufa de secagem a vácuo

Figura 2. Fluxograma do processo de secagem de espuma de araçá-boi.

O ar de secagem foi insuflado por um ventilador centrífugo acionado por motor de 2CV,

trifásico de 60 Hz e rotação máxima de 3.370 rpm. A rotação do motor foi controlada por meio

de um inversor de freqüência (Figura 4-a). A velocidade do ar de secagem foi monitorada por

um anemômetro digital de pás rotativas, modelo Thal-300 da Instrutherm, com precisão de ±

3% utilizado no ajuste do inversor de freqüência.

Polpa de araçá-boi in natura

Pasteurização (85ºC/3 s)

Adição do agente espumante

Secagem

Raspagem/ Homogeneização

Obtenção do pó de araçá-boi

Agitação

32

Figura 3. Secador usado no experimento

O aquecimento do ar foi feito por resistência elétrica de 3.000 Watts colocada na

tubulação imediatamente antes da câmara de secagem. O controle da temperatura do ar de

aquecimento foi feito por um controlador digital de temperatura da marca Fullgauge modelo

TIC 107, com precisão de 0,01oC, conectado a uma chave contactora, que liga e desliga o

sistema de resistência quando o sensor atinge à temperatura ajustada para secagem (Figura 4-b).

O sensor para controle da temperatura foi colocado acima da ultima badeja, no sentido

da passagem do ar.

Na câmara de secagem foram colocadas 5 bandejas retangulares distanciadas cerca de

10 cm (Figura 4-c).

A velocidade do ar de secagem foi medida e monitorada periodicamente, por meio de

um anenômetro digital de pás rotativas com precisão de ±3%

A temperatura do ar de secagem foi de 70ºC, com uma velocidade do ar de 4,3 m/s, na

saída do secador, correspondente a uma vazão de 0,337 m3/s.

Amostras do material foram coletas a cada 15 minutos, durante toda a secagem, para

determinação de atividade de água e teor de sólidos solúveis. A perda de umidade das amostras

foi determinada por pesagem das bandejas, retiradas da câmara de secagem, em intervalos de 15

minutos, sendo recolocadas rapidamente no secador após a pesagem em uma balança eletrônica

com precisão de 0,01 g, adotando como critério de parada do processo a obtenção de pesos

iguais das bandejas entre três pesagens sucessivas.

33

(a) (b)

(c) (d)

Figura 4. Partes do secador usado no experimento: (a) Ventilador e inversor de frequência; (b) Controlador de temperatura; (c) Bandeja;

(d) Interior do secador. A polpa “in natura” também foi submetida a secagem na mesma temperatura das

polpas (70oC) pelo tempo equivalente ao tempo necessário para as espumas atingirem o teor de

umidade de equilíbrio (4 horas).

Após a secagem, a espuma de araçá-boi se apresentou na forma desidratada de

consistência leve e esponjosa. Então o produto desidratado foi retirado das bandejas e

homogeneizado em um liquidificador doméstico, obtendo-se o pó da polpa de araçá-boi.

34

Para as análises físico-químicas do produto final, após se conhecer a cinética da

secagem, procedeu-se a nova secagem do material, ate 0,35 de atividade de água.

3.6 Cinética de secagem

Neste trabalho foram testados os modelos matemáticos citados por Akipinar (2005)

descritos na Tabela 1.

Entre os critérios de seleção da melhor equação foram usados, pela ordem, o coeficiente

de determinação R2, (GUARTE, 1996; MIDILLI et al., 2002), sendo eliminados os modelos que

apresentaram valores de R2 menores que ou iguais a 0,95, a estatística χ2 (MIDILLI e KUCUK,

2003), sendo eliminados os modelos para os quais se obteve χ2 ≥ 0,01, a raiz quadrada do erro

médio quadrático (RMSE) (CHAVES, 1999), sendo eliminados os modelos com RMSE ≥ 0,1 e

o erro médio (MBE), neste caso, eliminou-se os modelos com MBE ≥ 0,01. Eliminou-se o

modelo como um todo, ainda que o critério de eliminação ocorresse em apenas uma temperatura

ou concentração do agente espumante, entendendo-se que o modelo deve se ajustar a toda a base

de dados.

Tabela 1. Modelos de equações de secagem testados.

NOME DO MODELO EQUAÇÃO

Lewis ]ktexp[MR −=

Page ]ktexp[MR n−=

Page modificado ])kt(exp[MR n−=

Henderson e Pabis ]ktexp[aMR −=

Henderson e Pabis modificado ]htexp[c]gtexp[b]ktexp[aMR −+−+−=

Logarítmico c]ktexp[aMR +−=

Exponencial de dois termos I ]tkexp[b]tkexp[aMR 10 −+−=

Exponencial de dois termos II ]katexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

Wang e Singh 2btat1MR ++= Difusão aproximada ]kbtexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

Verna et al. ]gtexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

Midilli e Kucuk ]ktexp[MR n−= +bt

3.7 Relação entre atividade de água e umidade, no processo de secagem da espuma

Para a relação entre a atividade de água e a umidade testou-se os modelos matemáticos

citados por Cassini (2004), apresentados na Tabela 2. Estes modelos encontram-se entre os mais

relevantes na descrição das isotermas de sorção de produtos alimentícios. Na tabela. Xeq e Xm

35

são, respectivamente, os teores de umidade no equilíbrio e de monocamada. Xin, é a umidade de

equilíbrio equivalente a uma atividade de água de 0,5 e A, b, B, KH, K1, K2, K3, K4, K5, n1,

n2 e p são constantes dos modelos apresentados.

Tabela 2. Modelos comumente utilizados na predição de isotermas de sorção de produtos alimentícios (umidade de equilíbrio em função da atividade de água). MODELO* EXPRESSÃO

Oswin b

eq Aw

AwAX

−=

1

Halsey )exp(

BeqX

AAw

−=

Henderson VeqH XKAw exp()1( =−

Iglesias-chirife pbAwXXX ineqeq +=++ ))(ln( 5,02

D´arcy Watt

AwK

AwKKAwK

AwK

AwKKX eq

3

435

1

21

11 −++

+=

Peleg 22

11

nneq AwKAwKK +=

FONTE: Cassini (2004)

3.8 Caracterização físico-química do pó da polpa de araçá-boi

As determinações do pH, SS, cor, Aw e umidade, foram feitas seguindo a mesma

metodologia usada na caracterização da polpa de araçá-boi in natura e da espuma descrita nos

itens 3.2 e 3.3 respectivamente.

36

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Caracterização da matéria-prima

As características físico-químicas da polpa de araçá-boi encontram-se na Tabela 3. Os

valores apresentados na tabela são valores médios das análises de caracterização da matéria-

prima realizadas em triplicata, de acordo com a metodologia descrita no item 3.2.

Tabela 3. Valores médios referentes às propriedades físico-químicas da polpa de araçá-boi.

Características Valores médios

Umidade (% base úmida) 86,96

pH 2,71

Acidez total titulável (% ácido cítrico) (ATT) 3,62

Sólidos Solúveis (ºBrix) 6,36

Relação SS/ATT 1,75

Densidade (g/cm3) 1,11

Atividade de água 0,994

Açúcares solúveis totais (%) 6,846

Açúcares redutores (%) 4,439

Cor

L* 63,59

a* 10,97

b* 44,71

∆E* 78,43

Vitamina C (mg/100g) 1,20

O teor de umidade, da polpa de araçá-boi encontrado neste trabalho (86,96 b.u), foi

inferior ao encontrado por Oliveira (2006) que foi 93,96. Esta diferença pode estar associada a

uma série de fatores, como época da colheita, quantidade de água disponível no solo, etc.

Em relação ao pH o valor encontrado (2,71) foi próximo aos encontrados por

Sacramento et al. (2008) e Oliveira (2006) 2,28 e 2,77 respectivamente, comprovando assim a

alta acidez da polpa de araçá-boi.

Para o teor de sólidos solúveis totais, que é um indicador do grau de doçura das frutas,

foi encontrado um valor intermediário aos padrões de identidade e qualidade da polpa de

algumas frutas tropicais como acerola 5,5 ºBrix e o cajá de 9,0 ºBrix (M.A.P.A.). Segundo

37

Haminiuk (2005) foi encontrado para outras espécies de araçá, como a Psidium cattlleianum

sabine, ºBrix de 11,40, porém o valor encontrado neste trabalho de 6,36 ºBrix um pouco

superior ao encontrado por Sacramento et al. (2008) e Andrade et al. (1989) 5,54 e 4,0 ºBrix

respectivamente. Esse resultado pode ter relação com o tipo de a adubação, época de colheita e

estádio de maturação dos frutos.

A polpa de araçá-boi apresentou alta porcentagem de acidez (3,62%) quando comparada

com os padrões de identidade e qualidade de algumas polpas de frutas cítricas como a acerola e

o cajá segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, (2000) de 0,80 e 0,90%

respectivamente. A relação solúveis solúveis/acidez total titulável (SS/ATT) propicia uma boa

avaliação do sabor dos frutos, sendo mais representativa do que a medição isolada de açúcares e

de acidez, e representa o equilíbrio entre os sólidos solúveis e a acidez total titulável

(CHITARRA e CHITARRA, 1990), sendo a relação SS/ATT encontrada relativamente baixa

1,75.

Neste estudo foi encontrado para a polpa congelada valor de 1,2002 mg de vitamina C

por 100 g de polpa que foi superior ao encontrado por Sacramento et al. (2008) de 0,53 mg / 100

g, para frutos cultivados na região Sul da Bahia, essa diferença pode ser devido a diferenças nas

condições discutidas acima. Em Manaus, Andrade et al. (1989), encontraram frutos de araçá em

estado de maturação comercial contendo 101,1 mg de vitamina C por100 g de polpa e Andrade

et al. (2002) em estudo de determinação de vitamina C em três frutos tropicais verificaram para

o araçá-boi uma faixa de 100 – 300 mg por 100 g, concluindo que o araçá-boi é uma fonte rica

de vitamina C. Porem a quantidade de vitamina C não é constante na polpa dos frutos em

decorrência a sensibilidade aos fatores de cultivo (solo, clima e variedade) as condições

climáticas predominantes no ciclo do cultivo, ao manejo da planta e do estágio de maturação

dos frutos.

Sacramento et al. (2008) encontraram valores de açúcares redutores para a polpa de

araçá-boi de 1,05% sendo inferior ao encontrado no presente trabalho e um pouco superior ao

encontrado por Oliveira (2006). O aumento da concentração de açúcares redutores pode ser

devido ao processo de pasteurização que a polpa sofreu, hidrolisando assim a sacarose (açúcar

não redutor) em frutose e glicose (açucares redutores).

As frutas possuem grande teor de água disponível e o controle destes parâmetros deve

ser acompanhado, principalmente no desenvolvimento de frutas desidratadas, pois são

indicativos de ambiente favorável para o desenvolvimento microbiano e conseqüentemente para

a degradação do fruto. O valor da atividade de água da polpa de araçá-boi encontrado foi

elevado e próximo ao valor de outras polpas de frutas como a pitanga, em estudos realizados por

Lopes (2005).

38

Na determinação da cor da polpa de araçá-boi foram avaliadas as coordenada L*, a*, b*

e ∆E*. Verificaram-se valores positivos para as coordenadas a* e b*, indicando tendência para

tonalidades de vermelho e amarelo. A luminosidade (L*) indica uma tendência de uma polpa de

araçá-boi mais clara.

4.2 Propriedades físico-químicas das espumas de polpa de araçá-boi em função da

concentração dos aditivos.

4.2.1 Acidez total titulável (% ácido cítrico)

Observa-se na Figura 5 que, para a acidez titulável, todos os aditivos usados na

formação das espumas promoveram diminuição da mesma com o aumento das suas

concentrações.

Figura 5. Acidez total titulável da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

Para cada aditivo usado foi ajustado um modelo linear, relacionando a acidez com as

concentrações, no formato de:

bCaACIDEZ +×= (8)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão.

39

Na Tabela 4 observando-se os coeficientes dos modelos obtidos observa-se que para o

Emustab® e a maltodextrina não apresentaram efeito significativo da concentração na acidez da

espuma da polpa de araçá-boi ao nível de 1% de probabilidade. Logo, o uso desses aditivos não

altera a acidez característico da polpa de araçá-boi. Para os aditivos albumina e Superliga® o

modelo linear ajustado foi significativo (p<0,01), diminuindo a acidez, em % de ácido cítrico,

com o aumento das suas concentrações.

Tabela 4. Coeficientes da análise de regressão para a acidez da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos.

Aditivos Termo Coeficiente p

Intercepto 3,893 <0.0001 Albumina

Inclinação -6,366 <0.0001 Intercepto 3,661 <0.0001

Emustab® Inclinação -3,268 0,0284 Intercepto 3,606 <0.0001

Maltodextrina Inclinação -1,807 0,1754 Intercepto 4,264 <0.0001

Superliga® Inclinação -7,18 <0.0001

4.2.2 pH

Para o pH (Figura 6) o aumento da concentração dos aditivos usados na formação das

espumas de polpa de araçá-boi não influenciou o pH da polpa ficando aproximadamente

constante para as espumas formadas, com exceção do aditivo albumina, para a qual o pH

aumentou com o aumento da sua concentração.

Figura 6. pH da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

40

Os valores médios de pH para as espuma de araçá-boi com Emustab®, Superliga® e

maltodextrina foram 2,72, 2,74 e 2,62 respectivamente. Os valores médios encontrados para

essas espumas não diferenciaram do valor do pH da polpa de araçá-boi in natura (2,71), sendo

que a maltodextrina diminuiu um pouco o pH proveniente devido a alguma liberação de ácido

do aditivo. Soares et al. (2001) também não encontraram diferença no pH das espumas e da

polpa in natura de acerola, usando Emustab® e Superliga® como agente espumante.

Para a albumina, ajustou-se uma equação de regressão linear, semelhante a ajustada para

a acidez, dada por:

bCapH +×= (9)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão.

O valor do pH da espuma de araçá-boi formada com albumina aumentou com o

aumento da sua concentração devido o valor do pH da albumina ser maior que os dos demais

aditivos (9,87). Os coeficientes do modelo ajustado para o aditivo albumina estão

apresentados na Tabela 5.

Tabela 5. Termos e análise de variância da regressão linear entre o pH e a concentração para a albumina.

Termo Coeficiente P Intercepto 2,878 <0.0001 Inclinação 4,662 <0.0001

4.2.3 Sólidos solúveis (ºBrix)

A Figura 7 são apresentados os sólidos solúveis das espumas da polpa de araçá-

boi em função das concentrações dos aditivos usados. Pode-se observar que apenas o

Emustab® não apresentou acréscimo significativo com o aumento da concentração dos

aditivos sendo o valor médio do teor de sólidos solúveis desse aditivo de 9,77.

41

Figura 7. Sólidos solúveis da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da

concentração.

Os aditivos, albumina, Superliga® e maltodextrina promoveram o aumento no valor dos

sólidos solúveis quando comparados com o valor da polpa de araçá-boi in natura (6,36ºBrix),

uma vez que o valor dos sólidos solúveis dos aditivos é superior ao da polpa. O aumento dos

sólidos solúveis torna-se importante, pois pode promover alterações sensoriais e nutricionais no

produto final.

Ajustou-se, de uma equação linear do tipo:

bCaBRIX +×= (10)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Na Tabela 6 são mostrados os coeficientes ajustados para cada aditivo usado, bem como

o coeficiente de determinação, de cada modelo. Observa-se, que os termos do coeficiente

angular são positivos, ou seja, o aumento da concentração dos aditivos aumentou o valor dos

sólidos solúveis, das espumas.

42

Tabela 6. Coeficientes da análise de regressão para o teor de sólidos solúveis da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos Albumina, maltodextrina e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente p

Intercepto 14,02 <0.0001 Albumina

Inclinação 66,34 <0.0001 Intercepto 8,99 <0.0001

Maltodextrina Inclinação 80,27 <0.0001 Intercepto 9,5 <0.0001

Superliga® Inclinação 72,53 <0.0001

4.2.4 Massa específica (g/cm3)

Na Figura 8 é mostrada a massa específica da espuma de polpa de araçá-boi em função

dos aditivos e das concentrações usadas. Observa-se que para a albumina e Superliga®, não

houve efeito da concentração sobre a massa específica sendo a média geral da massa específica

da espuma de polpa de araçá-boi, com estes aditivos, de 1,09 e 1,12 g/cm3, respectivamente,

também não houve diferença da massa específica em relação à polpa in natura que foi de 1,11

g/cm3. Porém Thuwapanichayanan et al. (2008) encontraram valores de 0,3, 0,5 e 0,7 g/cm3 para

a massa específica das espumas de purê de banana formadas com albumina nas concentrações

de 10, 5 e 2% respectivamente, indicando que quanto maior a concentração do agente

espumante menor será a densidade. Porém, neste trabalho esse efeito só foi observado para o

Emustab®, que apresentou valores de 0,91, 0,76, 0,69 0,59 g/cm3 para as concentrações de 5,

10, 15 e 20% respectivamente.

Durante a batedura, de um líquido com aditivos espumantes, o ar é transferido para esse

líquido formando assim bolhas de ar que consequentemente diminuem a massa específica das

espumas formadas.

Thuwapanichayanan et al. (2008) estudaram a influência da massa específica da espuma

de purê de banana na secagem para a obtenção do pó e observaram que quanto menor a massa

específica das espumas mais rápido e mais fácil é a difusão da água através da espuma na

secagem.

43

Figura 8. Massa específica da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

Para o Emustab® e a maltodextrina, observou-se o efeito linear da concentração.

Contudo, os efeitos desses aditivos sobre a espuma foram distintos: o aumento da concentração

de maltodextrina aumentou a massa específica da espuma, ocorrendo o contrário, com o

Emustab®. Karim & Wai (1999) em estudos com secagem em leito de espuma da polpa de

carambola usando metilcelulose como agente espumante, verificaram que a massa especifica da

espuma diminuía com o aumento da concentração de metilcelulose, resultado observado com o

uso do Emustab®. Em outros estudos houve a sugestão de que a alta viscosidade do líquido

impediria a armazenagem do ar durante a batedura mecânica. Logo quando Karim & Wai

(1999) aumentaram a concentração do metilcelulose a viscosidade da mistura também

aumentou, possivelmente sendo superior a viscosidade em que o limite máximo de volume de ar

pode ser incorporado, resultando assim em uma massa específica maior da espuma.

Soares et al. (2001) utilizando Pectina cítrica®, Emustab® e Superliga® com agente

espumante conseguiram reduzir a massa específica da polpa de acerola para 0,51g/cm3, após 20

minutos de batimento.

Pinto (2009) secando espuma de polpa de jenipapo, usando os mesmo aditivos deste

trabalho, como agente espumante observou o mesmo comportamento, ou seja, a albumina e a

Superliga® não apresentaram efeito na massa especifica da espuma em relação à concentração e

a maltodextrina e o Emustab® apresentaram efeitos contrários, enquanto que com o aumento da

concentração da maltodextrina a massa especifica da espuma aumentou o Emustab® diminuiu a

massa especifica das espuma com o aumento das concentrações.

Também para a massa específica foi ajustado um modelo do tipo:

44

bCaESPECÍFICAMASSA +×=_ (11)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Na Tabela 7 são mostrados os coeficientes do modelo para a maltodextrina e o

Emustab®. Observa-se que o termo do coeficiente de inclinação para a Emustab® foi negativo

indicando que com o aumento da concentração da maltodextrina houve uma diminuição na

densidade. Esse resultado é o mais adequado para uma posterior secagem, pois quanto menor a

massa específica mais rápido e mais fácil torna-se o método de secagem em leito de espuma. O

resultado da maltodextrina já era esperado uma vez que esse aditivo é de caráter espessante e

não de formação de espuma.

Tabela 7. Coeficientes da análise de regressão para a massa específica da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos Emustab® e Maltodextrina.

Aditivos Termo Coeficiente p

Intercepto 0,9918 <0.0001 Emustab® Inclinação -2,034 <0.0001 Intercepto 0,9654 <0.0001 Maltodextrina

Inclinação 1,192 0,0003

4.2.5 Estabilidade

O estudo da estabilidade das espumas define a concentração mínima de aditivos ideal

para uso do método de secagem em leito de espuma. Para os aditivos estudados, albumina,

maltodextrina, Superliga® e Emustab®, a estabilidade das espumas foi mantida constante nas

diferentes concentrações e temperaturas (25 e 70ºC). Karim & Wai (1999) observaram que para

as espumas de carambola a estabilidade aumentou com o aumento da concentração do aditivo

usando o metil celulose a 5%, porém não atingiram 100% da estabilidade das espumas para as

concentrações estudadas. Bastos et al., (2005) estudaram a estabilidade das espumas de manga

utilizando o Tween 60® em diferentes concentrações e observaram que houve um aumento na

estabilidade das espumas para todas concentrações testadas. Determinaram um nível mínimo de

0,5% do agente estabilizante necessário para a produção da espuma, com estabilidade adequada

para o processo de secagem.

Portanto, mesmo o uso da menor concentração dos aditivos estudados (5%) produziu

espumas estáveis sem a formação de coalescido que dificultam a posterior secagem.

45

4.2.6 Atividade de água (Aw)

Na Figura 9 é apresentada a relação entre a concentração do aditivo e a atividade de

água, para as espumas de polpa de araçá-boi com os diferentes agentes espumantes.

Observa-se que, para a espuma formada por Emustab®, não houve efeito significativo

ao nível de 1% de probabilidade da concentração sobre a atividade de água, cujo valor médio foi

de 0,992. Para os demais aditivos, a atividade de água diminuiu com o aumento da concentração

do agente sendo a taxa de decréscimo aproximadamente igual para a albumina e a maltodextrina

e mais acentuada para a Superliga® devido à alta concentração de solutos destes aditivos (10,

8,8 e 8ºBrix) respectivamente.

Figura 9. Atividade de água da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da

concentração

Apesar da albumina apresentar maior valor de sólidos solúveis foi a Superliga® que

mais reduziu a atividade de água das espumas. Segundo Diniz et al. (2003) é o tamanho e o peso

das moléculas que tem a capacidade de redução da atividade de água e não a quantidade de

sólidos.

A redução da atividade de água das espumas é favorável, pois poderá reduzir o tempo

da secagem posterior.

O modelo ajustado para a atividade de água em função da concentração do agente

espumante é dado por:

46

bCaAw +×= (12)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Na Tabela 8 são mostrados os resultados da análise de regressão linear para a relação

entre a atividade de água e concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Superliga®. O

modelo linear ajustou-se bem aos dados. Pode-se observar através dos termos negativos do

coeficiente angular que, com o aumento da concentração dos aditivos, o valor da atividade de

água das espumas reduziu.

Tabela 8. Coeficientes da análise de regressão para a atividade de água da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina.e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 0,9964 <0.0001 Albumina Inclinação -0,03333 <0.0001 Intercepto 0,9961 <0.0001

Maltodextrina Inclinação -0,03267 <0.0001 Intercepto 0,994 <0.0001

Superliga® Inclinação -0,07433 <0.0001

4.2.7 Umidade (%b.u.)

Observa-se (Figura 10) que a umidade das espumas de araçá-boi diminuiu com o

aumento das concentrações dos aditivos usados. A maltodextrina, albumina e Superliga®

apresentaram considerável redução da umidade das espumas enquanto que o Emustab® mostrou

um comportamento discreto na redução da umidade.

Semelhante a atividade de água a Superliga® foi o aditivo que mais reduziu a umidade

da espuma com o aumento da sua concentração.

47

Figura 10. Umidade (base úmida) da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

O modelo ajustado para a umidade das espumas de araçá-boi, em função da

concentração dos diferentes agentes espumantes é dado por:

bCaUmidade +×= (13)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Na Tabela 9 estão os coeficientes dos termos do modelo ajustado para a umidade das

espumas.

Para todos os aditivos usados houve efeito significativo (p<0,01) e os coeficientes

angulares foram negativos, indicando a diminuição da umidade com o aumento da concentração

dos aditivos.

Tabela 9. Coeficientes da análise de regressão para umidade da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 85,492 <0.0001 Albumina Inclinação -0,9286 <0.0001 Intercepto 87,878 <0.0001

Maltodextrina Inclinação -0,9924 <0.0001 Intercepto 87,9183 <0.0001

Emustab® Inclinação -0,9534 <0.0001 Intercepto 88,305 <0.0001

Superliga® Inclinação -0,9945 <0.0001

48

4.2.8 Açúcares redutores e totais

Os teores de açúcares redutores e totais das espumas da polpa de araçá-boi em relação

às concentrações dos aditivos usados podem ser observados na Figura 11.

Observa-se que, tanto para o açúcar redutor como para os açúcares totais, houve um

ligeiro aumento com o aumento da concentração dos aditivos, sendo que a maltodextrina

apresentou mudanças mais intensas nos teores de açúcar redutor e total, devido esse aditivo ser

composto por glicose que é um açúcar redutor. A maltodextrina também provocou grande

modificação nos teores de açúcar redutor e total da polpa in natura de araçá-boi.

Figura 11. Açúcar redutor e açúcar total da espuma de polpa de araçá-boi em função dos

aditivos e da concentração.

49

O modelo ajustado na analise de regressão, para os teores de açúcar redutores e totais,

em função da concentração dos agentes espumantes é dado por:

bCaAçúcares +×= (14)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Para os açúcares redutores todos os aditivos apresentaram coeficientes significativos do

modelo linear (p<0,01) como mostrado na Tabela 10. Todos os agentes espumantes aumentaram

o teor de açúcares redutores das espumas com o aumento das suas concentrações. Isto se deve,

provavelmente, a presença de açúcares redutores nos aditivos.

Tabela 10. Coeficientes da análise de regressão para açúcar redutor da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos.

Aditivos Termo Coeficiente p Albumina Intercepto 4,078 <0.001 Inclinação 0,935 <0.001 Maltodextrina Intercepto 8,321 <0.001 Inclinação 0,852 <0.001 Superliga® Intercepto 2,568 <0.001 Inclinação 0,992 <0.001 Emustab® Intercepto 3,454 <0.001 Inclinação 0,978 <0.001

Na Tabela 11 são apresentados os resultados dos coeficientes da analise de regressão

para o açúcar total das espumas de polpa de araçá-boi em função da concentração do agente

espumante. Somente a maltodextrina não apresentou influencia significativa (p > 0,01) para o

açúcar total como aumento da sua concentração nas espumas, mas provocou aumento em

relação a polpa in natura alcançando uma média de 10,39%. Como para o açúcar redutor os

aditivos influenciaram positivamente, ou seja, com o aumento da concentração houve um

amento do açúcar total.

Tabela 11. Coeficientes da análise de regressão para açúcar total da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, Superliga® e Emustab®.

Aditivos Termo Coeficiente p Albumina Intercepto 4,465 <0.001 Inclinação 0,922 <0.001 Superliga® Intercepto 2,332 <0.001 Inclinação 0,983 <0.001 Emustab® Intercepto 5,1008 <0.001 Inclinação 0,906 <0.001

50

4.2.9 Vitamina C

Na Figura 12 é apresentada a relação entre o teor de vitamina C as concentrações dos

aditivos usados nas espumas da polpa de araçá-boi. O aumento da concentração dos aditivos

provocou aumento na concentração da vitamina C nas espumas formadas, com exceção da

Superliga®.

O aumento da vitamina C com o uso dos aditivos é bastante importante enriquecendo

nutricionalmente o produto final, já que a vitamina C é essencial à saúde.

Soares et al., (2001) também observaram comportamento semelhante no valor da

vitamina C da acerola na secagem em leito de espuma usando como emulsionantes e

espessantes uma formulação com Pectina cítrica®, Emustab® e Superliga®, apresentando

aproximadamente um valor 9 vezes maior do que na polpa no final do processo.

Figura 12. Vitamina C da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração

Com base nos resultados obtidos, procedeu-se a um ajuste por regressão, segundo o

modelo linear, dado por:

bCaVitC +×= (15)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Vit C = vitamina C

51

Na Tabela 12 estão os resultados dos coeficientes do modelo obtidos por análise de

regressão. Somente a Superliga® não apresentou efeito no teor de vitamina C com o aumento

das concentrações usadas (p>0,01).

Tabela 12. Coeficientes da análise de regressão para a vitamina C da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Emustab®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 1,712 <0.001 Albumina Inclinação -0,109 <0.001 Intercepto 2,251 <0.001 Maltodextrina Inclinação 0,676 <0.001 Intercepto 3,487 <0.001 Emustab® Inclinação 0,9132 <0.001

4.2.10 Cor 4.2.10.1 L*

Na Figura 13 é apresentado o comportamento da luminosidade (valor de L*) das

espumas da polpa de araçá-boi em relação a concentrações dos aditivos. Observa-se que todos

aditivos provocaram efeito significativo ao nível de 1% de probabilidade no valor de L* quando

houve o aumento das concentrações.

Somente o Emustab® apresentou comportamento inverso dos outros aditivos. Para a

albumina, maltodextrina e Superliga® o valor de L* diminuiu como aumento da concentração e

para o Emustab® o valor de L* aumentou com o aumento da sua concentração.

O maior valor de L* se deve ao efeito da adição do Emustab® quando comparado a

polpa de araçá-boi in natura (63,5).

52

Figura 13. Valores de L* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da

concentração.

O decréscimo da luminosidade indica escurecimento que possivelmente pode estar

relacionado com o escurecimento não-enzimático que ocorre sempre na presença de açúcares

(SOUSA et al., 2003). Como as espumas formadas pela albumina, maltodextrina e Superliga®

apresentaram altos valores de sólido solúveis (Figura 8) isso justifica a diminuição do valor de

L* nas espumas em relação à polpa in natura. Gurjão (2006) encontrou maiores valores de L*

para a espuma de tamarindo devido ao efeito da adição da albumina na polpa de tamarindo.

Através dos resultados obtidos o modelo ajustado foi o linear dado por:

bCaL +×=* (16)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Os resultados apresentados na Tabela 13 mostram os coeficientes ajustados para o

modelo linear, sendo que todos os coeficientes foram significativos, para todos os aditivos

(p>0,01). Observa-se que somente a inclinação do Emustab® apresentou valor positivo, o que

indica maior luminosidade e possível maior aproximação da cor original da polpa de araçá-boi

após a secagem.

53

Tabela 13. Coeficientes da análise de regressão para valores de L* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina, Emustab® e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 63,916 <0.001

Albumina Inclinação -0,902 <0.001 Intercepto 60,578 <0.001

Maltodextrina Inclinação -0,929 <0.001 Intercepto 62,450 <0.001

Emustab® Inclinação 0,969 <0.001 Intercepto 61,315 <0.001

Superliga® Inclinação -0,858 <0.001

4.2.10.2 Parâmetro a*

O parâmetro a* representa a variação da cor amostra entre vermelho (+100) e o verde (-

80).

Na Figura 14 é apresentada a variação da coordenada a* das espumas de polpa de araçá-

boi em relação às concentrações dos aditivos. A albumina não mostrou efeito no valor de a*

com o aumento da sua concentração. Efeito contrario foi observado para coordenada a* para o

Emustab, a medida em que aumentava a concentração o valor de a* reduzia tendendo para

diminuição do vermelho.

Todos os aditivos provocaram diminuição no valor do parâmetro a* quando comparado

com a polpa in natura do araçá-boi.

Figura 14. Parâmetro a* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

Obteve-se, com base nos resultados, o modelo da regressão linear para o parâmetro a*

que é dado por:

54

bCaa +×=* (17)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Os coeficientes dos termos da analise de regressão para o modelo linear dos valores do

parâmetro a* das espumas de polpa de araçá-boi estão apresentados na Tabela 14. Somente a

albumina não apresentou coeficientes significativos no valor do parâmetro a* com o aumento da

sua concentração (p>0,01). Para o Emustab® a inclinação foi negativa indicando uma tendência

para o verde.

Tabela 14. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro a* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos maltodextrina, Emustab® e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 6,138 <0.001 Maltodextrina Inclinação 0,963 <0.001 Intercepto 5,908 <0.001

Emustab® Inclinação -0,883 <0.001 Intercepto 5,831 <0.001

Superliga® Inclinação 0,963 <0.001

4.2.10.3 Parâmetro b*

Na Figura 15 são mostrados os valores do parâmetro b*, que varia do azul (-70) ao

amarelo (+70), das espumas da polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos.

Nota-se que somente para a Superliga® o aumento da concentração não influenciou, ao nível de

1% de probabilidade, no valor da coordenada b*. O aumento da concentração promoveu o

aumento da coordenada b* para a maltodextrina, ocorrendo o inverso para o Emustab® e

albumina.

55

Figura 15. Parâmetro b* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

Todos aditivos usados neste estudo provocaram diminuição no valor da coordenada b*

em relação à polpa in natura (44,71).

Como para as demais analises também foi realizado analise de regressão, obtendo-se

para o modelo linear a seguinte equação:

bCab +×=* (18)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

Na Tabela 15 observa-se que somente a maltodextrina apresentou o coeficiente da

inclinação positiva indicando um aumento no valor do parâmetro b* com o aumento da sua

concentração tendendo as espumas a aproximação do valor da polpa de araçá-boi in natura, ao

amarelo. A Superliga® apresentou valor médio de 34,85 para o parâmetro analisado.

Tabela 15. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro b* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina, maltodextrina e Emustab®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 35,688 <0.001

Albumina Inclinação -0,931 <0.001 Intercepto 34,515 <0.001

Maltodextrina Inclinação 0,847 <0.001 Intercepto 34,175 <0.001

Emustab® Inclinação -0,883 <0.001

56

4.2.10.4 Parâmetro ∆E*

O parâmetro ∆E* (diferença total de cor) é o único que leva em conta as diferenças

entre os valores das coordenadas L*, a* e b* da amostra e do padrão. O ∆E é bastante estudado

em trabalhos que tem como objetivo avaliar o efeito da desidratação ou qualquer outro

processamento na cor de alimentos (CASTAÑÓN et al., 2000; BERTOLO et al., 2000, citado

por PINHEIRO (2004)).

Na Figura 16 é representado o valor de ∆E* das espumas da polpa de araçá-boi em

relação as concentrações dos aditivos. Observa-se que houve uma diminuição no valor do

parâmetro ∆E* com o aumento das concentrações da albumina, maltodextrina e Superliga® e

para o Emustab® o comportamento foi inverso. Como o parâmetro ∆E* é calculado pela

diferença dos valores dos parâmetros L*, a* e b*, e sendo o que apresentou maior valor foi o

parâmetro L*, o comportamento observado para o parâmetro ∆E* foi o mesmo para a

luminosidade.

Figura 16. Parâmetro ∆E* da espuma de polpa de araçá-boi em função dos aditivos e da concentração.

Com base nos valores obtidos a equação abaixo representa o modelo linear obtido

através da analise de regressão.

bCaE +×=∆ * (18)

Onde:

C = concentração do aditivo;

a e b = constantes obtidas por análise de regressão

57

Observa-se na Tabela 16 os coeficientes dos termos significativos da analise de

regressão para o parâmetro ∆E*. Para a maltodextrina e Superliga® não houve influencia

significativa (p>0,001) do aumento da suas concentrações para o parâmetro analisado,

apresentando valores médios de 69,71 e 69,80 respectivamente. A albumina tem

comportamento inverso do Emustab®, sendo que este com o aumento da sua concentração as

espumas formadas alcançam valores de ∆E* mais próximo do valor da polpa in natura de araçá-

boi.

Tabela 16. Coeficientes da análise de regressão para o parâmetro ∆E* da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos albumina e Emustab®.

Aditivos Termo Coeficiente p Intercepto 73,546 <0.001

Albumina Inclinação -0,928 <0.001 Intercepto 71,398 <0.001

Emustab® Inclinação 0,323 <0.001

4.2.11. Relação Sólidos Solúveis / Acidez Total Titulável A relação sólidos solúveis por acidez total titulável (SS/ATT) é um dos indicadores da

qualidade e da maturação das frutas. Os consumidores de produtos cítricos geralmente preferem

uma relação de 15 a 18, mais esses valores variam em função do produto e das preferências

individuais dos consumidores (KIMBALL, 2002).

Observando-se a Figura 17 percebe-se que a relação SS/ATT aumenta como o amento

das concentrações dos aditivos usados, indicando um produto ácido.

Figura 17. Relação entre o teor de sólidos solúveis (oBrix) e a acidez total titulável (em % de

ácido cítrico) das espumas de albumina, Emustab®, maltodextrina e Superliga®.

58

Foi ajustado para a relação SS/ATT um modelo linear que é dado por:

bCaATTSS +×=/ (18)

Sendo:

C = concentração do agente espumante;

a e b= constantes obtidas por análise de regressão.

Observa-se na Tabela 17 que somente para a maltodextrina e Superliga® o modelo

ajustado foi significativo (p<0,01). Para a albumina e Emustab® os valores médios da relação

SS/ATT foram de 6,7 e 3,5 respectivamente. Com a adição dos aditivos a relação SS/ATT

aumentou quando comparada com a polpa de in natura do araçá-boi. O aumento da relação

SS/ATT é desejável, pois produz um produto com características favoráveis para o gosto dos

consumidores de produtos cítricos.

Tabela 17. Coeficientes da análise de regressão para a relação de ºBrix / ácido cítrico da espuma de polpa de araçá-boi em relação à concentração dos aditivos maltodextrina e Superliga®.

Aditivos Termo Coeficiente P

Intercepto 2,210 <0.001 Maltodextrina Inclinação 0,904 <0.001 Intercepto 1,665 <0.001

Superliga® Inclinação 0,900 <0.001

4.3. Cinética de secagem

Após as caracterizações das espumas da polpa de araçá-boi percebeu-se que o aditivo

albumina foi o que apresentou as melhores características para secagem e obtenção do pó.

Sendo assim pode-se observar na Figura 18 os resultados da secagem das espumas de araçá-boi,

em diferentes concentrações do aditivo, bem como o resultado da secagem da polpa integral,

pelo tempo necessário para que as espuma atingissem o teor de umidade de equilíbrio (4 horas).

Observou-se que após 4 horas de secagem as espumas atingiram os teores de umidade

de equilíbrio que foram de 7,3, 7,4, 4,83 e 6,98 %, para as concentrações de 5, 10, 15 e 20%, do

aditivo, respectivamente. Nesse mesmo período de tempo a polpa integral atingiu o teor de

umidade de 26,8%. Teores de umidade próximos a 27% foram obtidos nos tempos de 2 horas

para as concentrações de 5, 10 e 20 % do aditivo usado. Na concentração de 15% do aditivo,

levou-se uma hora e quarenta e cinco minutos para se atingir teores de umidade em torno de

27%. Portanto, a utilização da albumina como agente espumante reduziu o tempo de secagem da

59

polpa de araçá-boi pela metade, alem de ter permitido se atingir teores de umidade mais baixos

que aquele que seria atingindo na secagem da polpa integral.

Figura 18. Curvas de secagem da espuma de aracá-boi, com diferentes concentrações de

albumina e da polpa integral.

Uma camada de espuma seca muito mais rapidamente do que a mesma quantidade de

líquido sob as mesmas condições de secagem, isto porque o líquido move-se mais facilmente

em uma estrutura espumosa do que em uma densa camada do mesmo material. Isso é devido

também pela evaporação dentro das bolhas seguida por difusão gasosa através das paredes finas

da espuma (KARIM & WAI, 1999).

Tanto para a polpa integral como para as espumas de polpa de araçá-boi a perda de água

foi maior no inicio da secagem. Nos primeiros 15 minutos de secagem, as espumas, nas

concentrações de 5, 10, 15 e 20 e a polpa integral, atingiram valores de teor de água em torno de

65, 65, 60, 60 e 65% respectivamente, sendo que todas as amostras estavam com o teor de água

inicial em torno de 85%, perdendo cerca de 20% de umidade e após 15 minutos a perda foi

menor do que 5% para todas as amostras.

Após 2 horas de secagem, metade do tempo total, as espumas atingiram uma media de

25% de teor de umidade demorando mais 2 horas para atingir os teores de umidade de

equilíbrio. A polpa integral também apresentou esse comportamento, porem com valores

maiores para o teor de umidade.

4.4 Ajuste de modelos de cinética de secagem

Teo

r de

águ

a (b

.u.)

60

A Tabela 18 mostra os coeficientes encontrados para as equações de cada um dos

modelos de cinética de secagem testado, com seus respectivos coeficientes de determinação (R2)

e valor do qui-quadrado (χ2).

Tabela 18. Coeficientes das equações dos modelos ajustados para a razão de umidade (RM) em função da concentração (CONC) de albumina em graus brix com os coeficientes de determinação (R2) e valores do teste de qui-quadrado χ2 (tempos em segundos). MODELO CONC. (%) PARÂMETROS R2 χ

2

NEWTON 5 K= 1.91E-04 0.94 0.109

10 K= 1.79E-04 0.95 0.133

15 K= 1.92E-04 0.95 0.118

20 K= 1.78E-04 0.95 0.103

PAGE 5 K= 1.00E-05 0.96 0.005

n= 1.29E+00

10 K= 5.17E-06 0.97 0.004

n= 1.40E+00

15 K= 6.79E-06 0.96 0.004

n= 1.38E+00

20 K= 7.61E-06 0.96 0.0040

n= 1.36E+00

PAGE MODIFICADO 5 K= 1.80E-04 0.96 0.005

n= 1.40E+00

10 K= 1.70E-04 0.97 0.004

n= 1.55E+00

15 K= 1.80E-04 0.97 0.004

n= 1.47E+00

20 K= 1.70E-04 0.97 0.0039

n= 1.40E+00

HENDERSON e PABIS 5 K= 1.03E+00 0.93 0.008

n= -2.00E-04

10 K= 1.06E+00 0.93 0.008

n= -1.90E-04

15 K= 1.04E+00 0.94 0.008

n= -2.00E-04

20 K= 1.03E+00 0.94 0.007

n= -1.80E-04

]ktexp[MR −=

]ktexp[MR n−=

])kt(exp[MR n−=

]ktexp[aMR −=

61

Tabela 18. Continuação..... MODELO CONC. (%) PARÂMETROS R2 χ

2

HENDERSON e PABIS MODIFICADO 5 a= 1.49E+00 0.98 0.004

k= 9.00E-05

b= -1.42E-01

g= -1.48E-01

c= -1.42E-01

h= -1.48E-01

10 a= 1.49E+00 0.98 0.004

k= 9.00E-05

b= -2.64E-01

g= 1.54E-02

c= -2.64E-01

h= 1.54E-02

15 a= 1.35E+00 0.97 0.004

k= 1.00E-04

b= -1.80E-02

g= -6.15E-01

c= -1.80E-02

h= -6.15E-01

20 a= 1.44E+00 0.98 0.003

k= 9.00E-05

b= -1.10E-01

g= -2.01E-01

c= -1.10E-01

h= -2.01E-01

LOGARÍTMICO 5 K= -7.05E-06 0.95 0.007

c= 1.08E+01

a= -1.00E+01

10 K= -6.84E-06 0.94 0.008

c= 1.09E+01

a= -1.00E+01

15 K= -6.69E-06 0.92 0.010

c= 1.08E+01

a= -1.00E+01

20 K= -6.59E-06 0.94 0.007

c= 1.09E+01

a= -1.00E+01

]htexp[c]gtexp[b]ktexp[aMR −+−+−=

c]ktexp[aMR +−=

62

Tabela 18. Continuação..... MODELO CONC. (%) PARÂMETROS R2 χ

2

DOIS TERMOS 5 K0= -9.00E-05 0.98 0.003

K1= -2.71E-01

a= 1.49E+00

b= -1.70E+00

10 K0= -9.00E-05 0.98 0.004

K1= -2.23E-01

a= 1.49E+00

b= -1.15E+00

15 K0= -1.00E-04 0.97 0.004

K1= 2.12E-01

a= 1.35E+00

b= -1.65E-01

20 K0= -9.00E-05 0.98 0.003

K1= -1.16E-01

a= 1.44E+00

b= -7.31E-01

DOIS TERMOS EXPONENCIAL 5 K= 5.00E-04 0.95 0.006

a= -4.81E-01

10 K= 3.00E-05 0.98 0.003

a= -1.95E+00

15 K= 5.40E-04 0.95 0.005

a= -4.53E-01

20 K= 4.00E-05 0.98 0.002

a= -1.84E+00

WANG e SING 5 a= -1.30E-04 0.98 0.003

b= 4.21E-09

10 a= -1.30E-04 0.98 0.003

b= 3.67E-09

15 a= -1.40E-04 0.98 0.003

b= 4.45E-09

20 a= -1.30E-04 0.98 0.002

b= 3.80E-09

]tkexp[b]tkexp[aMR 10 −+−=

]katexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

2btat1MR ++=

63

Tabela 18. Continuação..... MODELO CONC. (%) PARÂMETROS R2 χ

2

DIFUSÃO APROXIMADA 5 K= -1.00E-05 0.97 0.003

a= -3.21E-01

b= -1.00E+01

10 K= -9.48E-06 0.97 0.003

a= -3.67E-01

b= -1.00E+01

15 K= -1.00E-05 0.97 0.004

a= -2.58E-01

b= -1.00E+01

20 K= -1.00E-05 0.98 0.003

a= -3.00E-01

b= -1.00E+01

VERNA et al. 5 K= 3.30E-04 0.96 0.005

a= 1.00E+01

g= 3.60E-04

10 K= 3.30E-04 0.96 0.005

a= 1.00E+01

g= 3.60E-04

15 K= 3.40E-04 0.96 0.005

a= 1.00E+01

g= 3.70E-04

20 K= 3.10E-04 0.96 0.004

a= 1.00E+01

g= 3.40E-04

MIDILLI e KUCUK 5 K= -7.00E-05 0.98 0.003

n= 1.29E+00

b= -2.00E-04

10 K= -7.00E-05 0.98 0.002

n= 1.29E+00

b= -1.90E-04

15 K= -7.00E-05 0.98 0.002

n= 1.29E+00

b= -2.00E-04

20 K= -0.00007 0.98 0.002

n= 1.29

b= -0.00019

De acordo com os critérios estabelecidos de R2≤0,95 e χ2

≥0,01 foram eliminados os

modelos Newton e Logarítmo, por não atenderem aos dois critérios. Os modelos de Henderson

e Pabis e Dois Termos Exponencial foram eliminados por não atender ao critério do R2.

]kbtexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

]gtexp[)a1(]ktexp[aMR −−+−=

btktMR n+−= ]exp[

64

Dessa forma, dos 12 modelos inicialmente estudados, 4 foram eliminados por meio dos

dois primeiros critérios de seleção. Observa-se que os resultados dos ajustes são muito

próximos, com menor valor de R2= 0,92 para o modelo Logarítmico na concentração de 15%.

Ou seja, mesmo neste que foi o pior ajuste, 92% dos pontos são explicados pelo modelo. Vários

modelos apresentaram o maior valor de R2= 0,92 que foi de 0,98. Caso este tivesse sido o único

critério estes modelos seriam considerados equivalentes.

Na Tabela 19 são apresentados os resultados do MBE e do RMSE, para os modelos que

permaneceram após a eliminação pelos critérios de R2 e χ2. De acordo com os respectivos

critérios de eliminação (MBE≥0,01 e RMSE≥0,1) nenhum dos modelos foi eliminado pelo

critério de RMSE e, pelo critério do MBE, foram eliminados os modelos de Page, de Page

Modificado, de Difusão Aproximada, de Verna et al. e de Midilli e Kucuk. Entre os modelos

eliminados o de Difusão aproximada, apresentou MBE≥0,01 para a concentração e 5% do

aditivo e o de Midilli e Kucuk para a concentração de 20%. Todos os demais foram eliminados

por apresentar MBE≥0,01 para todas as concentrações do aditivo. Os resultados obtidos para

estes dois modelos (Difusão aproximada e Midilli e Kucuk) confirmam o que afirma Stone

(1993), que um modelo pode-se ajustar em determinadas faixas e não em outras, o que limita a

aplicação de modelos empíricos, estritamente à faixa para a qual foram ajustados.

Tabela 19. Resultados do desvio médio (MBE) e do erro quadrático médio (RMSE) para modelos de cinética de secagem de pó da polpa de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina.

MODELO CONC. (%) M.B.E. R.M.S.E PAGE 5 -1.82E-02 6.62E-02

10 -1.69E-02 6.02E-02 15 -1.76E-02 6.16E-02 20 -1.61E-02 5.93E-02

PAGE MODIFICADO 5 -1.98E-02 6.51E-02 10 -1.88E-02 5.83E-02 15 -1.88E-02 6.04E-02 20 -1.74E-02 5.83E-02

HENDERSON e PABIS MODIFICADO 5 6.07E-18 4.92E-02 10 2.87E-07 5.18E-02 15 -5.88E-07 5.32E-02 20 1.18E-06 4.62E-02

DOIS TERMOS 5 -6.25E-07 4.92E-02 10 9.12E-07 5.18E-02 15 1.63E-18 5.32E-02 20 3.67E-18 4.62E-02

65

Tabela 19. (Continuação....) MODELO CONC. (%) M.B.E. R.M.S.E WANG e SING 5 -5.76E-03 4.87E-02

10 -6.82E-04 4.69E-02 15 -2.48E-03 4.74E-02 20 -4.41E-03 4.40E-02

DIFUSÃO APROXIMADA 5 -2.33E-02 5.51E-02 10 -9.45E-04 5.21E-02 15 -6.60E-03 5.41E-02 20 -6.10E-03 4.77E-02

VERNA et al. 5 -1.84E-02 6.64E-02 10 -1.80E-02 6.39E-02 15 -1.82E-02 6.36E-02 20 -1.66E-02 5.98E-02

MIDILLI e KUCUK 5 -6.93E-03 4.73E-02 10 -1.35E-03 4.34E-02 15 -3.85E-03 4.43E-02 20 1.85E-02 5.03E-02

De acordo com Iqbal (1983) o RMSE fornece uma comparação termo a termo do desvio

entre o valor estimado pelo modelo e o valor medido. Por outro lado, o MBE indica a tendência

do valor estimado subestimar (valores positivos de MBE) ou superestimar (valores negativos de

MBE) os valores medidos. Contudo, de acordo com Chaves (1999), é imprescindível o uso de

ambos os índices sendo que bastam alguns poucos valores relativamente discrepantes, mesmo

em uma longa série de dados, para causar grandes aumentos no RMSE. Por outro lado, quanto

ao MBE o que se observa é que uma sequência de valores negativos de desvios pode ser anulada

por uma sequência de valores positivos, e vice-versa. Quando isso ocorre o pesquisador poder

ser levado, equivocadamente, à conclusão de que houve um valor baixo para o erro sistemático

quando, na verdade, esse se apresentou positivo em determinados momentos e negativo em

outros. A decisão pode, então, se tornar subjetiva, tendo o pesquisador que privilegiar um

indicador em detrimento do outro. Além desses questionamentos, Badescu (1988) afirma que os

valores dimensionais desses indicadores não permitem que se faça teste de modelos sob

condições diversas, ou seja, os níveis de comparação têm que ser sempre os mesmos.

Os dois primeiros questionamentos podem ser contornados se a comparação for

complementada com a análise gráfica e descritiva dos dados, neste trabalho essa análise não

detectou tendências nos gráficos de desvios, sendo que, para todos os modelos, foi aplicado o

teste de Kolmongorov-Smirnov para normalidade de distribuição dos desvios e essa

normalidade foi admitida em todos (p<0,01).

Uma análise geral dos resultados mostrou que todos os modelos apresentaram valores

de RMSE tais que, numa comparação em um único ponto, eles produziriam desvios muito

66

próximos. Contudo, o resultado do MBE mostra que o erro sistemático foi relativamente grande

nos modelos de Page, de Page Modificado, de Difusão Aproximada, de Verna et al. e de Midilli

e Kucuk. Soares et al. (2007) estudando modelos de cinética de secagem manjericão,

encontraram valores discrepantes tanto no MBE como no RMSE, para vários modelos de

cinética de secagem o que confirma a necessidade de ajustes específicos para cada produto e

conjunto de condições.

Após a aplicação dos critérios de eliminação dos modelos restaram como modelos que

descrevem bem a secagem da espuma da polpa de araçá-boi, com diferentes concentrações de

albumina, os modelos de Henderson e Pabis Modificado, Dois termos e de Wang e Sing. Para

escolher o melhor entre os três modelos, Iqbal (1988) propõe o teste de “t” baseado no MBE e

no RMSE que é dado por:

22

2)1(

MBERMSE

MBEnt

−

−= (19)

A Tabela 20 mostra os resultados do teste de “t” para os modelos de cinética de

secagem que passaram pelos critérios de eliminação. O modelo de Wang e Sing apresentou

valores de “t” superiores aos dos modelos de Henderson e Pabis Modificado e Dois Termos.

Portanto, o modelo de Wang e Sing pode ser descartado pelo teste de “t”.

Tabela 20. Resultado do teste de “t” para os modelos de cinética de secagem que passaram pelos critérios de eliminação (R2, χ2, MBE e RMSE).

MODELO CONC. (%) “t”* HENDERSON e PABIS MODIFICADO 5 4.779E-16

10 2.220E-05

15 4.425E-05

20 1.019E-04

Média 4.209E-05

DOIS TERMOS 5 4.920E-05

10 7.042E-05

15 1.228E-16

20 3.182E-16

Média 2.990E-05

WANG e SING 5 4.617E-01

10 5.815E-02

15 2.094E-01

20 4.023E-01

Média 2.829E-01 *valores da estatística “t”, baseada no MBE e no RMSE.

67

Os modelos de Henderson e Pabis Modificado e Dois Termos apresentaram valores

muito próximos para o teste de “t”, o que pode ser explicado pelo fato dos modelos diferirem

em um termo exponencial, ou seja, o modelo de Henderson e Pabis modificado usa três termos

exponenciais. O uso desses três termos melhorou o ajuste na concentração de 5%, em relação ao

modelo de Dois Termos. Entretanto, o modelo de Dois Termos mostrou ajuste melhor nas

concentrações de 10 e 20% e na média. Portanto, esse modelo pode ser considerado o melhor

entre os 12 testados, para descrever a cinética de secagem da espuma de polpa de araçá-boi, com

diferentes concentrações de albumina.

Na literatura não se encontrou muita informação sobre modelos de cinética de secagem

em leito de espuma. Vernon-Carter et al. (2001) ajustaram um modelo polinomial para a

secagem de tamarindo em leito de espuma, porem usando misturas de agentes espumantes e os

valores de coeficiente de determinação obtidos por estes autores foram inferiores aos

encontrados neste trabalho. Sankat e Castaigne (2004) utilizaram o modelo de Newton para

descrever a cinética de secagem de bananas e obtiveram coeficiente de determinação semelhante

aos obtidos neste trabalho.

4.5 Análise da cinética de secagem

Na Figura 19 é mostrado a cinética de secagem da espuma de araçá-boi, nas diferentes

concentrações do agente espumante, bem como as curvas referentes ao modelo Dois Termos,

considerado o que melhor se ajustou.

Observa-se que, independente das concentrações usadas do aditivo, todas as espumas

atingiram o equilíbrio na perda da umidade em um período de 12600 segundos (3,5 horas).

Devido não haver diferença significativa na densidade da espuma entre as diferentes

concentrações da albumina, o tempo de secagem foi o mesmo para todas as espumas analisadas.

Usando diferentes concentrações de albumina Thuwapanichayanan et al. (2008)

obtiveram espuma de banana com densidades de 0,3, 0,5 e 0,7 g/cm3 e observaram secagens

mais rápidas para as espumas com densidades menores.

Como a maioria dos produtos agrícolas e alimentícios a espuma da polpa de araçá-boi

apresentou períodos de taxa de secagem decrescente não sendo observado períodos de taxa

constante. Segundo Gouveia et al. (2003) a ausência da taxa constante pode ter ocorrido pela

natureza da umidade, pois mesmo havendo umidade superficial livre, a água pode estar na

forma de suspensão de células e de solução (açucares e outras moléculas), apresentando uma

pressão de vapor inferior à água pura.

Esse comportamento foi observado por Gurjão (2006) em secagem de espuma de

tamarindo, por Pereira (2008) em secagem de espuma de própolis e por Rajkumar et al. (2007)

68

em secagem de espuma de purê de manga. Entretanto Thuwapanichayanan et al. (2008)

verificaram na secagem de espuma de purê de banana a presença dos dois períodos (constante e

decrescente).

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 160000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

Raz

ão d

e U

mid

ade

Tempo(s)

5% MR=1,493exp(-0,00009t)-1,698exp(-0,2712t) R2=0,98

10% MR=1,487exp(-0,00009t)-1,153exp(-0,2234t) R2=0,98

15% MR=1,351exp(-0,00010t)-0,165exp(-0,2122t) R2=0,97

20% MR=1,439exp(-0,00009t)-0,731exp(-0,1162t) R2=0,98

Figura 19. Cinética de secagem da espuma de araçá-boi, nas diferentes concentrações de albumina e curvas referentes ao modelo Dois Termos.

4.6. Redução da atividade de água

Na literatura consultada, foram encontrados poucos modelos que descrevam a redução

da atividade de água durante a secagem de espumas ou mesmo de frutas. Giraldo-Zuniga et al.

(2004) apresentaram as curvas de redução da atividade de água com o tempo de secagem, para

frutículos de Jaca nas temperaturas de 50, 60 e 70oC, mas não ajustaram nenhum modelo. Figiel

e Kita (2008), ajustaram um modelo exponencial para descrever diminuição da atividade de

água, durante a secagem do miolo de nozes, na temperatura de 55oC e em micro-ondas a vácuo,

tendo encontrado coeficiente de determinação de 0,99. Contudo, o modelo exponencial não se

ajustou bem aos dados da espuma de polpa de araçá.

Na Tabela 21 são mostrados os coeficientes dos modelos ajustados para relacionar

atividade de água e teor de água, durante o processo de secagem, com os respectivos

coeficientes de determinação e valores de χ2

69

Tabela 21. Coeficientes dos modelos ajustados para relacionar atividade de água e teor de água, durante a secagem de espuma de polpa de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina e respectivos coeficientes de determinação e valores de χ2. MODELO CONC (%) PARÂMETROS R2 χ

2 OSWIN 5 A 5.56241 0.88 67.401 B 0.52173

10 A 12.62068 0.76 136.739 b 0.28539

15 A 10.96465 0.79 95.830 b 0.27531

20 A 13.86259 0.68 120.273 B 0.22542 HALSEY 5 A 340.65543 0.91 0.0098 B 2.75302 10 A 25.55172 0.74 0.0227 B 1.75807 15 A 68.03193 0.89 0.0105 B 2.35934 20 A 439.80851 0.85 0.0102 B 3.0554 HENDERSON 5 Kh -0.00108 0.92 0.0077 v 2.82493 10 Kh -0.01464 0.78 0.020 v 1.8186 15 Kh -0.0061 0.90 0.0099 v 2.36488 20 Kh -0.00339 0.84 0.0105 v 2.48084 IGLESIAS e CHIRIFFI 5 Xin 70 0.72 0.0265 p 1.62433 b 3.023 10 Xin 83 0.63 0.0320 p 1.15496 b 3.50118 15 Xin 81 0.69 0.0306 p 1.4268 b 3.07031 20 Xin 77 0.61 0.0263 p 1.00203 b 3.53497

70

Tabela 21. Continuação.... MODELO CONC (%) PARÂMETROS R2 χ

2 D´ARCY WATT 5 K1 2.19 0.80 122.0 K2 -3.08847 K3 1.00068 K4 0.43452 K5 17.36756 10 K1 -2.0E+45 0.51 313.0 K2 -13.75361 K3 0.99989 K4 0.01328 K5 58.17168 15 K1 -4.68E+45 0.75 124.7 K2 -4.29388 K3 0.99802 K4 0.11136 K5 32.62632 20 K1 -1.41E+45 0.45 258.6 K2 -22.53442 K3 1.00006 K4 -0.0037 K5 64.82224 PELEG 5 K1 14.39821 0.92 49.36 K2 92.65687 n1 0.47307 n2 61.69592 10 K1 65.28199 0.91 57.94 K2 6.28E+00 n1 29.40572 n2 -0.12277 15 K1 15.42061 0.87 62.39 K2 53.66491 n1 0.78442 n2 59.56709 PELEG 20 K1 11.61738 0.83 78.78 K2 48.62023 n1 0.34005 n2 33.26966

71

Tabela 21. Continuação.... MODELO CONC (%) PARÂMETROS R2 χ

2 GAB 5 Xm 33.43 0.89 63.88 C 0.17984 K 0.99162 10 Xm 33.59 0.84 1387 C 0.0488 K 1.00002 15 Xm 28.35 0.86 67.52 C 0.19068 K 0.98468 20 Xm 32.31 0.80 88.15 C 0.22439 K 0.97054 BET 5 C 0.34863 0.85 87.58 n 0.59876 Xn 33.43 10 C 0.51225 0.56 268.1 N 0.61768 Xn 33.59 15 C 0.5214 0.58 205.0 N 0.61779 Xn 28.35 20 C 0.50173 0.53 210.2 N 0.6181 Xn 32.31

Nenhum dos modelos da Tabela 21 se ajustou satisfatoriamente aos dados deste

trabalho. Sendo assim, utilizou-se o software LAB fit – Ajuste de Curvas, VRS 7.2.19 para se

buscar um modelo de 3 parâmetros. Este software testa 208 modelos estatísticos diferentes.

Entre os modelos testados, o que apresentou melhor ajuste foi o logístico+constante,

dado por:

DtCB

AAW +

+=

)*exp(*1 (20)

Sendo

AW = atividade de água;

t = tempo de secagem em segundos.

Os coeficientes do modelo logístico+constante com os respectivos coeficientes de

determinação e valores de χ2 são apresentados na tabela 22. O menor coeficiente de

72

determinação foi de 0,92, para a concentração de 20% e o maior foi 0,96 para a concentração de

15%.

Tabela 22. Coeficientes do ajuste do modelo logístico+constante, coeficientes de determinação e valores de χ2 para a espuma de araçá-boi com diferentes concentrações de albumina.

CONC. (%) PARÂMETROS R2 χ2

5 A 7.05E-01 0,94 0.00586 B 8.06E-07 C 1.45E-03 D 2.82E-01

10 A 6.68E-01 0,95 0.00421 B 5.01E-08 C 1.71E-03 D 2.49E-01

15 A 7.41E-01 0,96 0.00366 B 4.25E-08 C 1.73E-03 D 2.49E-01

20 A 6.94E-01 0,92 0.00513 B 2.82E-06 C 1.16E-03

D 2.94E-01

Na Figura 20 é mostrado a redução da atividade de água ao longo do período de

secagem, para as diferentes concentrações do agente espumante.

73

Figura 20. Variação da atividade de água da espuma da polpa de araçá-boi com o tempo de secagem e respectivas curvas do ajuste logístico + constante.

Para todas as concentrações do agente espumante, observou-se que nas duas primeiras

horas de secagem, a atividade de água ficou aproximadamente constante. A partir desse tempo a

atividade de água diminuiu drasticamente, até cerca de quatro horas, quando a taxa de secagem

se reduz drasticamente. Nesse período final de secagem, a atividade de água diminui muito

pouco, até atingir um valor constante.

A diminuição da atividade de água, durante a secagem da espuma da polpa de araçá-boi

se deu, portanto, em três etapas: uma primeira de pequena queda (até duas horas), uma segunda

com queda intensa da atividade de água (de duas a cinco horas) e uma fase final onde,

novamente a atividade de água diminuiu bem devagar, até atingir o valor final.

A atividade de água está relacionada com a estabilidade do produto através da

determinação da disponibilidade de água existente no mesmo. Quando a espuma da polpa de

araçá-boi atingiu o equilíbrio na perda de umidade em três horas e cinqüenta minutos a

atividade de água, em todas as concentrações, neste tempo, encontrou-se na faixa de 0,3-0,4.

Portanto como esperado a atividade de água diminuiu com o aumento do tempo de secagem já

que o teor de água foi reduzido.

Ati

vida

de d

e ág

ua

74

Como já discutido no item 4.2.6 a adição da albumina na polpa de araçá-boi reduziu a

atividade de água com o aumento da concentração. Ao fim da secagem das espumas o produto

final atingiu valores médios de atividade de água de 0,271, 0,329, 0,278 e 0,280, para as

diferentes concentrações de albumina 5, 10, 15 e 20% respectivamente. Desta forma o pó de

araçá-boi caracteriza-se como um alimento de baixa atividade de água, sendo assim

microbiologicamente estável.

Na Figura 21 é apresentado a relação entre a atividade da água e o teor de umidade, ao

longo do processo de secagem, para as espumas da polpa de araçá-boi com diferentes

concentrações do agente espumante.

A relação entre o teor de umidade de equilíbrio, a uma dada temperatura, e a umidade

relativa, não é linear e pode ser representada pela denominada isoterma de sorção. Assim, para

uma determinada composição em matéria seca, à medida que o alimento aumenta seu conteúdo

de água a atividade de água também aumentará, e vice-versa (UBOLDI EIROA, 1981).

Figura 21. Relação entre atividade de água e teor de água (em % base úmida) durante a secagem da espuma de polpa de araçá-boi, com diferentes concentrações de albumina.

Observou-se que até o teor de umidade de 20%, a atividade de água praticamente não

diminuiu com a diminuição da umidade, provavelmente devido à grande quantidade de água

Atividade de água

Teo

r de

águ

a (%

b.u

.)

75

livre no produto. Por outro lado, abaixo de 20% de umidade, a atividade de água diminuiu

rapidamente, com pequenas diminuições na umidade do produto.

As isotermas são caracterizadas por três regiões distintas, as quais indicam diferentes

mecanismos da ligação da água com os constituintes do alimento. As curvas da Figura 21

diferem das isotermas de dessorção, observadas em baixas temperaturas, por não apresentarem 3

períodos característicos e sim dois. Isto se deve, provavelmente, a alta temperatura da secagem,

que forçou retiradas rápidas de água do produto.

Segundo Reis (2002) através das isotermas de dessorção é possível definir as condições

de armazenamento de um determinado produto, evitando perdas excessivas de água e

consequentemente o seu ressecamento.

4.7 Variações de propriedades físico-químicas durante o processo de secagem

A Tabela 23 mostra o pH inicial e final das espumas, após o processo de secagem

convectiva.

O pH das espumas aumentou com o uso do agente espumante, sendo quanto maior a

concentração maior o valor do pH das espumas e maior quando comparado com o valor do pH

da polpa in natura (2,71).

Observa-se que houve um aumento no valor do pH no pó de araçá-boi após a secagem

das espumas. Gurjão (2006) também observou esse comportamento na secagem de espuma da

polpa de tamarindo com a adição da albumina, indicando que o uso da albumina mudou a

composição físico-química do produto.

Soares et al. (2001) trabalhando com secagem em leito de espuma a 70ºC constataram

que houve efeito da temperatura na elevação dos valores do pó de acerola, em relação à polpa in

natura usando Emustab® na formulação.

Tabela 23. Valores de pH inicial e final no processo de secagem de espuma de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina.

Concentração (%) Momento pH

5 Inicio 2.88

Fim 3.08

10 Inicio 3.09

Fim 3.35

15 Inicio 3.33

Fim 3.71

20 Inicio 3.70

Fim 3.80

76

Para o teor de sólidos solúveis, ajustou-se o modelo Sigmoidal de Boltzmann para se

obter uma relação entre o tempo de secagem e os sólidos solúveis totais, expressos em ºBrix. O

modelo Sigmoidal de Boltzmann é dado por:

20

21

/)exp((1A

dxtt

AASS +

−+

−= (21)

Sendo SS os sólidos solúveis da polpa de araçá-boi, nas diferentes concentrações,

expresso em ºBrix; t o tempo de secagem; to o tempo de referência para se atingir metade do

processo; dx a constante de tempo do modelo e A1, A2 e A3 constantes do modelo.

Na Tabela 24 observa-se os coeficientes do modelo Sigmoidal de Bolztmann, bem

como os valores dos coeficientes de determinação e do χ2 para cada uma das concentrações

utilizadas, podendo-se então observar que este modelo ajustou-se bem aos dados experimentas.

Tabela 24. Valores dos parâmetros para o ajuste do modelo Sigmoidal de Boltzmann, relacionando os sólidos solúveis (expressos em ºBrix) e o tempo de secagem da espuma da polpa de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina.

Concentração (%) Parâmetros do modelo R2 χ2 5 A1 12,409 0,98 5,24 A2 58,947 to 9459,1 dx 1807,6 10 A1 16,621 0,98 4,19 A2 66,654 to 9863,9 dx 1715,6 15 A1 18,688 0,99 2,89 A2 60,554 to 9148,6 dx 716,76 20 A1 21,523 0,99 1,32 A2 59,094 to 9720,4 dx 2521,6

Na Figura 22 são mostrados os gráficos das equações obtidas, através do modelo, bem

como os dados experimentais. Observa-se que o valor dos SS obtidos durante a secagem

apresentaram comportamento crescente, ou seja, a medida que o tempo de secagem aumenta o

valor dos SS das espumas também aumentou para todas concentrações. Após duas horas de

secagem o valor dos SS das espumas apresentaram um crescente aumento, atingindo ao final da

secagem uma media de 10 vezes a mais ao da polpa in natura. Esse resultado está de acordo

com os encontrados por Soares et al. (2001) em que também obtiveram 10 vezes a mais ao do

77

produto in natura na secagem de acerola em leito de espuma e por Gurjão (2006) que encontrou

valores 4,8 vezes maiores ao da polpa in natura do tamarindo neste mesmo processo.

As concentrações de 10 e 15% de albumina atingiram valores maiores ao final da

secagem, obtendo um pó de araçá-boi com valor médio de 60ºBrix, enquanto que para a espuma

de 5 e 20% os valores médios de SS para o pó foi de 54 e 48ºBrix respectivamente.

Figura 22. Variação dos sólidos solúveis da espuma da polpa de araçá-boi com o tempo de

secagem e respectivas curvas do ajuste Sigmoidal de Boltzmann.

Para a relação entre a razão de umidade e o teor de sólidos solúveis, ajustou-se o

modelo Lorentziano dado por:

2)(4

2

WRMRM

WASSSS

C

O+−

+=π

(22)

Sendo SS os sólidos solúveis da polpa de araçá-boi, nas diferentes concentrações,

expresso em ºBrix; SSo o valor inicial do teor de sólidos solúveis; RM a razão de umidade; t o

tempo de secagem; RMc a razão de umidade na metade do tempo de processo; A e W constantes

do modelo.

78

Na Tabela 25 estão os resultados do ajuste do Modelo Lorentiziano, bem como os

valores dos coeficientes de determinação e do χ2, podendo-se observar que, através dos

parâmetros, este modelo se ajustou bem aos dados experimentais da relação entre a umidade e o

teor de sólidos solúveis. E a Figura 23 mostra as curvas referentes ao ajuste, com os respectivos

dados experimentais.

Observou-se que, durante a secagem, a umidade foi diminuindo e o teor de sólidos

solúveis aumentando. Todas as concentrações de albumina estudadas neste trabalho

apresentaram esse comportamento. Observa-se também que quando as espumas atingiram uma

razão de umidade de 0,2 o teor de sólidos solúveis apresentou um crescente aumento.

Tabela 25. Valores dos parâmetros para o ajuste do modelo Lorentiziano, relacionando os sólidos totais (expressos em ºBrix) e a razão e umidade da espuma da polpa de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina, ao longo do processo de secagem.

Concentração (%) Parâmetros do modelo R2 χ2 5 SSo 11,66182 0,98 5,68 RMc -0,20074 Wo 0,17392 A 72,61491 10 SSo 15,69095 0,98 6,59 RMc -0,16671 Wo 0,21481 A 51,64953 15 SSo 18,09971 0,99 2,00 RMc 0,01026 Wo 0,14026 A 9,39896 20 SSo 19,60534 0,98 2,66 RMc -0,37555 Wo 0,23109 A 140,0994

79

Figura 23. Variação dos sólidos solúveis com a razão de umidade e respectivas curvas do ajuste Lorentziano, para a secagem de espumas da polpa de araçá-boi, em diferentes concentrações da

albumina.

Na Tabela 26 são apresentados os valores médios para as coordenadas L*, a*, b* e

∆E*da espuma (início) e do pó de araçá-boi (fim). Observa-se que no inicio da secagem

somente o parâmetro a* não apresentou diferença entre as concentrações de albumina, e para o

parâmetro ∆E* as concentrações 5 e 10% mantiveram-se iguais e as concentrações 15 e 20%

apresentaram uma leve diferença.

Ao fim da secagem nota-se que houve aumento nos valores dos parâmetros L*, a* e

∆E* para todas as concentrações e que o parâmetro b* apresentou uma ligeira diminuição no

valor com o aumento da concentração da albumina.

Em relação à luminosidade (L*) com a adição da albumina na polpa de araçá-boi

formando-se espuma, esta se apresentou mais escura, menor valor de L*, que a polpa in natura

(63) e mais clara que o pó ao fim da secagem convectiva. Para as concentrações de 15 e 20% o

valore final da coordenada L* foi superior aos valores das concentrações de 5 e 10%, indicando

pó mais claro nas concentrações de 15 e 20%

80

O parâmetro b*, que varia do verde ao amarelo, apresentou valores bem menores que a

polpa in natura (44) tanto no inicio e fim da secagem. Esse comportamento indica uma

tendência ao verde, ou seja, tonalidade de amarelo menos intensa levando ao pó de araçá-boi

uma coloração mais distante da coloração da polpa in natura.

Tabela 26. Valores médios dos parâmetros L*, a*, b* e ∆E* inicial e final no processo de secagem de espuma da polpa de araçá-boi, em diferentes concentrações de albumina.

Concentração (%) Momento L* a* b* ∆E* 5 Inicio 62,38 6,67 34,29 71,50

Fim 66,55 11,75 32,35 74,92

10 Inicio 62,22 7,06 34,44 71,50

Fim 69,00 10,92 32,23 76,93

15 Inicio 61,50 6,31 32,57 69,87

Fim 73,68 8,32 30,72 80,26

20 Inicio 59,15 6,25 31,65 67,38

Fim 73,67 7,87 29,51 79,75

81

5. CONCLUSÕES

O agente espumante bem como sua concentração, influi diretamente nas propriedades

físico-químicas da polpa de araçá boi. Especificamente:

ü Ocorre, a diminuição da acidez titulável, mesmo sem haver alterações significativas

(P<0,01) no pH;

ü Os sólidos solúveis totais, o teor de açucares (totais e redutores) e a vitamina C,

aumentam, dependendo do agente espumante e do teor deste;

ü Tanto a atividade de água como o teor de água, podem ser diminuídos com a adição de

agentes espumantes e também dependem do agente e de sua concentração;

ü A massa específica pode aumentar ou diminuir, em função do tipo de agente

espumante, sendo que este aumento, ou diminuição, depende da concentração dos

mesmos;

ü As variações na cor, tanto em luminosidade como na tonalidade, também dependem do

agente espumante e de sua concentração sendo que pode haver aumento ou diminuição

da luminosidade e mudanças na cor;

ü O aumento da concentração aumenta a intensidade da mudança de cor provocada pelo

agente espumante;

ü A relação entre sólidos solúveis totais e acidez titulável depende do agente espumante e

de seu teor, diminuindo para todos os agentes aqui utilizados.

A estabilidade da espuma de araçá-boi é mantida, com qualquer um dos agentes

espumantes utilizados (albumina, maltodextrina, Superliga® e Emustab®), mesmo na menor

concentração utilizada (5%).

Entre os aditivos usados neste trabalho, o que forneceu as melhores características de

espuma foi a albumina. Contudo, a escolha do agente espumante deve ser específica para o

produto e existe, em função dos resultados aqui obtidos, um indicativo de que uma combinação

de agentes espumantes pode ser mais indicada, para se obter as propriedades desejadas da

espuma e do produto final.

No que se refere a produção do pó, com a utilização de albumina, os resultados obtidos

levam às seguintes conclusões:

Ø O tempo de secagem das espumas de polpa de araçá-boi se reduz quando

comparado com a polpa integral. Além disso, atinge-se teores de umidade de

equilíbrio, mais baixos do que aquele que seria atingindo na secagem da polpa

integral.

82

Ø A utilização da albumina, na concentração de 5%, é suficiente para produção de

pó de araçá-boi microbiologicamente estável pelo método de secagem em leito

de espuma. O aumento dessa concentração não levará a redução na atividade de

água do teor de umidade de equilíbrio, e do tempo de secagem, embora possa

levar à mudanças nas características físico-químicas e sensoriais do pó.

Ø Para o aditivo albumina, o modelo Dois Termos exponencial, foi o que melhor

descreveu as curvas de secagem para as espumas de polpa de araçá-boi em

todas as concentrações, segundo os critérios do R2, χ2 , MBE, RMSE e o teste

“t” baseado no MBE e RMSE.

83

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